特殊類定制

在C++中，一些特殊性質的類如何設計

類禁止拷貝的對象

• C++11 使用delete關鍵字賦值給拷貝構造和賦值
• C++98將拷貝構造和賦值聲明在私有里

類只能在堆上創建的對象

• 將構造函數私有化, 提供一個獲取對象堆上創建對象的公有函數
• 將析構函數私有化, 提供一個釋放資源公有函數

類只能在棧上創建的對象

• 將構造函數私有化, 并提供一個獲取棧上創建的對象的公有函數
  然后將operator new函數禁用掉, 但是無法防拷貝(有一定缺陷)

不能被繼承的類

• C++98將父類構造函數私有化
• C++11使用final關鍵字修飾父類

單例模式

一個類只能創建一個對象的類(singleton)

即只有唯一的實例對象

• 餓漢模式: 無論是否使用, 程序創建之前(main函數之前)就構造一個唯一的對象

  1. 先將構造函數私有化
  2. 使用私有的一個靜態的、對應類型的實例化對象成員, 在類內聲明, 類外初始化
  3. 提供一個靜態成員函數獲取到該對象
  • 優點: 簡單, 無線程安全問題
  • 缺點
    1. 單例模式多可能會導致進程的啟動慢
    2. 一個程序中, 有多個單例時, 無法控制其初始化的順序

• 懶漢模式: 第一次使用對象時再創建實例對象

  • 設計方式同餓漢基本相同, 但調用靜態成員函數時(需要獲取實例對象時)再創建實例對象(new 實例對象)

  • 優點對應著餓漢的缺點

    • 可以控制多個單例的初始化順序
    • 不影響啟動順序

  • 缺點

    • 線程安全問題

      • 需要通過對應加鎖, 以及雙重判斷進行保護

      static ThreadPool<T> *getIntance(int num = g_thread_num){// 雙重判斷, 減少反復的加鎖和解鎖操作(因為只有第一次調用該方法時才會有線程安全問題, 之后都不會)// 加多一個判斷, 后續再來的線程時, 則不需要再進行加解鎖, 只用做一次判斷即可(攔截了大量的無用的訪問鎖的行為->只有第一次訪問鎖有意義)if (pool == nullptr){LockGuard lock(&_smtx);if (pool == nullptr){pool = new ThreadPool<T>(num);}}return pool;
      }
      

• 單例對象的釋放問題

  • 一般情況下, 單例對象在整個程序運行期間都需要使用, 所以一般都是不釋放的
    單例對象在進程結束后也會進行資源釋放
  • 一些特殊場景需要釋放, 如單例對象析構時, 需要進行一些持久化操作(往文件或者數據庫寫)
    構建一個內嵌的垃圾回收類, 然后聲明一個全局的垃圾回收對象, 當單例對象生命周期到時, 則會自動析構該垃圾對象, 同時釋放單例對象資源