只能生成栈上对象，堆上对象，不能继承，单例模式

Posted 2022-12-02 xy913741894

1.设计一个类不能被继承
2.设计一个类只能在堆上创建对象。
3.设计一个类只能在栈上创建对象
4.单例模式

之所以把这4道题放在一起，是因为他们有着相似之处。

在C++中，类的对象建立分为两种，一种是静态建立，如A a；
另一种是动态建立，如A* ptr=new A；这两种方式是有区别的。

静态建立一个类对象，是由编译器为对象在栈空间中分配内存，是通过直接移动栈顶指针，挪出适当的空间，然后在这片内存空间上调用构造函数形成一个栈对象。使用这种方法，直接调用类的构造函数。

动态建立类对象，是使用new运算符将对象建立在堆空间中。这个过程分为两步，第一步是执行operator new()函数，在堆空间中搜索合适的内存并进行分配；第二步是调用构造函数构造对象，初始化这片内存空间。这种方法，间接调用类的构造函数。

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编译器在为类对象分配栈空间时，会先检查类的析构函数的访问性，其实不光是析构函数，只要是非静态的函数，编译器都会进行检查。如果类的析构函数是私有的，则编译器不会在栈空间上为类对象分配内存。

class A

public:
    static A* Create()
    
        return new A();
    

    //void Destroy()
    //
    //  delete this;
    //

    static void Destroy(A* p)
    
        delete p;
    

protected: 
    ~A() 
    A() 
;



int main()

    A* pa = A::Create();
    pa->Destroy();
    //或者
    //A::Destroy(pa);
    return 0; 

注意：

如果设计不能继承的类只需要将上面的构造和析构函数私有即可

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只有使用new运算符，对象才会建立在堆上，因此，只要禁用new运算符就可以实现类对象只能建立在栈上。将operator new()设为私有即可。代码如下：

class B

public:
    B() 
    ~B() 
private:
    void* operator new(size_t sz)
    void operator delete(void* p) 
;

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写一个线程安全的单例模式

一般来说，有懒汉和饿汉两种模式：

相对来说，饿汉比较简单，因为在饿汉模式下，在单例类定义的时候就已经定义了一个对象，对类进行了初始化。后面不管哪个线程调用成员函数getInstance()，都只不过是返回一个对象的指针而已。所以是线程安全的，不需要在成员函getInstance中加锁。
显然，饿汉的好处就是避免进行线程同步，因为当访问量比较大，或者可能访问的线程比较多时，采用饿汉实现，可以实现更好的性能。而坏处则是未使用就创建了，有点浪费空间，当然这是以空间换时间

//饿汉模式
class Single1

public:
    static Single1* getInstance()
    
        return p;
    

private:
    Single1()
    
private:
    static Single1* p;
;

Single1* Single1::p = new Single1;

而懒汉：故名思义，不到万不得已就不会去实例化类，也就是说在第一次用到类实例的时候才会去实例化。因此除了只能创建一个对象也需要考虑多线程同步的问题

class Single

public:
    static Single* getInstance()
    
        if (p == NULL) //避免多次进入，因为线程同步很耗时
        
            pthread_mutex_lock(&mutex);
            if (p == NULL)
                return new Single;
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
        
        return p;
    
private:
    Single() 

    static Single* p;
    static pthread_mutex_t mutex;
;

Single* Single::p =  NULL;
pthread_mutex_t Single::mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

下面是内部静态变量的懒汉实现

class Single

public:
    static Single* getInstance()
    
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        static Single obj; 
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        return &obj;
    
private:
    Single() 
    static pthread_mutex_t mutex;
;

pthread_mutex_t Single::mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;