C++：特殊类设计
目录
一.前几个特殊类设计
1.请设计一个类，不能被拷贝
2. 请设计一个类，只能在堆上创建对象
3. 请设计一个类，只能在栈上创建对象
4. 请设计一个类，不能被继承
C++98方式
C++11方法
二.单例模式
5. 请设计一个类，只能创建一个对象(单例模式)
饿汉模式
懒汉模式
一.前几个特殊类设计
1.请设计一个类，不能被拷贝
这种防拷贝需求例如：
unique_ ptr
thread（线程）
mutex （锁）
istream（IO流对象）
ostream
拷贝只会放生在两个场景中：拷贝构造函数以及赋值运算符重载，因此想要让一个类禁止拷贝，
只需让该类不能调用拷贝构造函数以及赋值运算符重载即可。
C++98 将拷贝构造函数与赋值运算符重载只声明不定义，并且将其访问权限设置为私有即可。
缺陷：类里面还是支持拷贝
class CopyBan
{
// ...
private:
CopyBan(const CopyBan&);
CopyBan& operator=(const CopyBan&);
//...
};
原因：
1. 设置成私有：如果只声明没有设置成private，用户自己如果在类外定义了，就可以不
能禁止拷贝了（设私有是防止老六在类外定义）
2. 只声明不定义：不定义是因为该函数根本不会调用，定义了其实也没有什么意义，不写
反而还简单，而且如果定义了就不会防止成员函数内部拷贝了。
C++11
C++11扩展delete的用法，delete除了释放new申请的资源外，如果在默认成员函数后跟上
=delete，表示让编译器删除掉该默认成员函数，成为已删除函数。
class CopyBan
{
// ...
CopyBan(const CopyBan&)=delete;
CopyBan& operator=(const CopyBan&)=delete;
//...
};2. 请设计一个类，只能在堆上创建对象
我们通常创建对象时，对象调用构造函数后创建在这三个区域：
class HeapOnly
{}
HeapOnly h1; 栈
static HeapOnly h2; 静态区
HeapOnly* ph3 = new HeapOnly; 堆区
实现方式：
1. 将类的构造函数私有，先把3个通道封住，再开放一条通道；拷贝构造声明成私有，防止别人调用拷贝在栈上生成对象。
2. 提供一个静态的成员函数：提供返回构造函数的公有函数时，发现没对象调不了，对象还得通过调用这个函数去构造生成——先有鸡还是先有蛋的循环，所以给这个成员函数加上static，静态的成员函数没有this指针，可以直接通过类域调用该函数，在该静态成员函数中完成堆对象的创建
3.拷贝构造需要防止：Heap0nly copy( *ph4) ; 指针ph4对应的对象虽然在堆上，但是拷贝后copy这个对象在栈上，所以要用delete删除拷贝构造函数。
4.赋值重载可以不禁：拷贝构造是把已构造对象拷贝给一个未构造的对象，赋值是把两个已经构造的函数互相赋值，这里构造只能再堆上，互相赋值仍是在堆上。
3. 请设计一个类，只能在栈上创建对象
方法一：同上将构造函数私有化，然后设计静态方法创建对象返回即可
这里的拷贝构造依然可以去掉，因为CreateObj()中的 return StackOnly(); 先构造一个匿名对象，再拷贝构造一个临时变量，临时变量再拷贝构造给h1，被编译器优化为一次构造，直接构造h1
class StackOnly
{
public:
static StackOnly CreateObj()
{
return StackOnly();
//StackOnly st;
//return st;
}
StackOnly(const StackOnly&) = delete;
//void Print()
//{
// cout << "Stack Only" << endl;
//}
private:
// 构造函数私有
StackOnly()
{}
};
int main()
{
StackOnly h1 = StackOnly::CreateObj();
//StackOnly::CreateObj().Print();
//static StackOnly h2;
//StackOnly* ph3 = new StackOnly;
return 0;
}4. 请设计一个类，不能被继承
C++98方式
// C++98中构造函数私有化，派生类中调不到基类的构造函数。则无法继承
class NonInherit
{
public:
static NonInherit GetInstance()
{
return NonInherit();
}
private:
NonInherit()
{}
};C++11方法
fifinal关键字，fifinal修饰类，表示该类不能被继承。
class A final
{
....
};二.单例模式
5. 请设计一个类，只能创建一个对象(单例模式)
设计模式：
设计模式（Design Pattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类的、代码设计经验的
总结。为什么会产生设计模式这样的东西呢？就像人类历史发展会产生兵法。最开始部落之间打
仗时都是人拼人的对砍。后来春秋战国时期，七国之间经常打仗，就发现打仗也是有套路的，后
来孙子就总结出了《孙子兵法》。孙子兵法也是类似。
使用设计模式的目的：为了代码可重用性、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 设计模
式使代码编写真正工程化；设计模式是软件工程的基石脉络，如同大厦的结构一样。
单例模式：
一个类只能创建一个对象，即单例模式，该模式可以保证系统中该类只有一个实例，并提供一个
访问它的全局访问点，该实例被所有程序模块共享。比如在某个服务器程序中，该服务器的配置
信息存放在一个文件中，这些配置数据由一个单例对象统一读取，然后服务进程中的其他对象再
通过这个单例对象获取这些配置信息，这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。
单例模式有两种实现模式：
饿汉模式
就是说不管你将来用不用，程序启动时就创建一个唯一的实例对象（main函数之前创建并初始化静态变量）。
①这里我们创建静态变量，为了只有一个实例对象，需要把构造函数私有，这个对象为了能访问私有的构造函数，我们需要把它放在类中声明，让它成为类的成员，可以在类外定义。
②注意： Singleton* Singleton::_spInst = new Singleton; 类外定义可以访问类中的私有(构造)，因为我们指定了_spInst属于Singleton这个类。
③注意：Singleton copy(*Singleton::GetInstance()); 为了防止这种拷贝出第二个实例对象，我们需要禁用拷贝构造。
// 适配器模式/单例模式/迭代器模式 扩展学习：观察者模式/工厂模式
// 饿汉 -- 一开始(main函数之前)就创建
class Singleton
{
public:
static Singleton* GetInstance()
{
return _spInst;
}
void Print();
private:
Singleton()
{}
Singleton(const Singleton&) = delete;
//static Singleton _sInst; // 声明
static Singleton* _spInst; // 声明
int _a = 0;
};
//Singleton Singleton::_sInst; // 定义
Singleton* Singleton::_spInst = new Singleton; // 定义
void Singleton::Print()
{
cout << _a << endl;
}
int main()
{
// GetInstance()可以获取到这个Singleton类的单例对象
Singleton::GetInstance()->Print();
//Singleton st1; 无法创建对象
//Singleton* st2 = new Singleton; 无法创建对象
//Singleton copy(*Singleton::GetInstance()); 无法创建对象
return 0;
}
如果这个单例对象在多线程高并发环境下频繁使用，性能要求较高，那么显然使用饿汉模式来避
免资源竞争，提高响应速度更好。
懒汉模式
如果单例对象构造十分耗时或者占用很多资源，比如加载插件啊， 初始化网络连接啊，读取
文件啊等等，而有可能该对象程序运行时不会用到，那么也要在程序一开始就进行初始化，
就会导致程序启动时非常的缓慢。 所以这种情况使用懒汉模式（延迟加载）更好。
懒汉—— 一开始不创建对象，第一获取单例对象调用函数GetInstance时再创建对象
和饿汉相比，饿汉：Singleton* Singleton::_spInst = new Singleton; // 定义
懒汉初始化为空指针：Singleton* Singleton::_spInst = nullptr;
想让进程中某个信息只有一份，就可以把例设为单例
// 懒汉 -- 一开始不创建对象，第一调用GetInstance再创建对象
class InfoMgr
{
public:
static InfoMgr* GetInstance()
{
// 还需要加锁，这个后面讲 -- 双检查加锁
if (_spInst == nullptr)
{
_spInst = new InfoMgr;
}
return _spInst;
}
void SetAddress(const string& s)
{
_address = s;
}
string& GetAddress()
{
return _address;
}
// 实现一个内嵌垃圾回收类
class CGarbo {
public:
~CGarbo() {
if (_spInst)
delete _spInst;
}
};
// 定义一个静态成员变量，程序结束时，系统会自动调用它的析构函数从而释放单例对象
static CGarbo Garbo;
private:
InfoMgr()
{}
~InfoMgr()
{
// 假设析构时需要信息写到文件持久化
}
InfoMgr(const InfoMgr&) = delete;
string _address; ————————————成员数据
int _secretKey;
static InfoMgr* _spInst; // 声明
};
InfoMgr* InfoMgr::_spInst = nullptr; // 定义
InfoMgr::CGarbo Garbo;
int main()
{
// 全局只有一个InfoMgr对象
InfoMgr::GetInstance()->SetAddress("陕西省西安市雁塔区");
cout << InfoMgr::GetInstance()->GetAddress() << endl;
return 0;
}总结一下:
饿汉特点：简单一点、初始化顺序不确定，如果有依赖关系就会有问题。饿汉对象初始化慢且多个饿汉单例对象会影响程序启动
懒汉特点：复杂一点。第一次调用时初始化，可以控制初始化顺序,延迟加载初始化，不影响程序启动