c++特殊类设计

请设计一个类，不能被拷贝

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。方法：将拷贝构造和赋值运算符声明为 delete

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 class NonCopyable {
  public:
      NonCopyable() = default;
      NonCopyable(const NonCopyable&) = delete;            // 禁止拷贝构造
      NonCopyable& operator=(const NonCopyable&) = delete; // 禁止赋值
  };

只能在堆上创建的类

实现方式： 1. 将类的构造函数私有，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，在该静态成员函数中完成堆对象的创建

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class HeapOnly    
{     
public:     
static HeapOnly* CreateObject()  
    {      
return new HeapOnly;    
    }
 private:    
HeapOnly() {}
 // C++98
 // 1.只声明,不实现。因为实现可能会很麻烦，而你本身不需要
// 2.声明成私有
HeapOnly(const HeapOnly&)；
// or
 // C++11    
HeapOnly(const HeapOnly&) = delete;
 };

请设计一个类，只能在栈上创建对象

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。

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class StackOnly
 {
 public:
 static StackOnly CreateObj()
 {
 return StackOnly();
 }
 // 禁掉operator new可以把下面用new 调用拷贝构造申请对象给禁掉
// StackOnly obj = StackOnly::CreateObj();
 // StackOnly* ptr3 = new StackOnly(obj);
 void* operator new(size_t size) = delete;
 void operator delete(void* p) = delete;
 private:
 StackOnly()  
:_a(0)
 {}
 private:
 int _a;
 };

请设计一个类，不能被继承

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// 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 f inal关键字，final修饰类，表示该类不能被继承

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class A  final
 {
 // ....
 };

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。

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。

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。

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// 饿汉模式
// 优点：简单
// 缺点：可能会导致进程启动慢，且如果有多个单例类对象实例启动顺序不确定。
class Singleton
  {
 public:
 static Singleton* GetInstance()
      {
 return &m_instance;
      }
private:
 // 构造函数私有
Singleton(){};
 // C++98 防拷贝
Singleton(Singleton const&); 
Singleton& operator=(Singleton const&); 
// or
 // C++11
 Singleton(Singleton const&) = delete; 
Singleton& operator=(Singleton const&) = delete; 
static Singleton m_instance;
  };
 Singleton Singleton::m_instance;  // 在程序入口之前就完成单例对象的初始化

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。

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// 懒汉
// 优点：第一次使用实例对象时，创建对象。进程启动无负载。多个单例实例启动顺序自由控制。
// 缺点：复杂

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>
using namespace std;

class Singleton
{
public:
    static Singleton* GetInstance() {
        // 注意这里一定要使用double-Check的方式加锁，才能保证效率和线程安全
        if (nullptr == m_pInstance) {
            m_mtx.lock();
            if (nullptr == m_pInstance) {
                m_pInstance = new Singleton();
            }
            m_mtx.unlock();
        }
        return m_pInstance;
    }

    // 实现一个内嵌垃圾回收类
    class CGarbo {
    public:
        ~CGarbo() {
            if (Singleton::m_pInstance)
                delete Singleton::m_pInstance;
        }
    };

private:
    // 构造函数私有
    Singleton(){};

    // 防拷贝
    Singleton(Singleton const&);
    Singleton& operator=(Singleton const&);

    static Singleton* m_pInstance; // 单例对象指针
    static mutex m_mtx;            // 互斥锁

    // 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;
};

Singleton* Singleton::m_pInstance = nullptr;
Singleton::CGarbo Singleton::Garbo;
mutex Singleton::m_mtx;

int main()
{
    thread t1([]{cout << &Singleton::GetInstance() << endl; });
    thread t2([]{cout << &Singleton::GetInstance() << endl; });

    t1.join();
    t2.join();

    cout << &Singleton::GetInstance() << endl;
    cout << &Singleton::GetInstance() << endl;

    return 0;
}