C++-第二十一章：特殊类设计

目录

第一节：特殊类

        1-1.不能被拷贝的类

        1-2.只能在堆上构造的类

         1-3.只能在栈上构造的类

        1-4.只能构造一个对象的类

第二节：工厂模式

下期预告：

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第一节：特殊类

        1-1.不能被拷贝的类

        不能被拷贝的类有线程类、std::unique_ptr、流插入和流提取。

        不能被拷贝是因为它们自己的唯一性，例如：每个线程都有唯一id；还有自己的功能限制，例如：std::unique_str就是为了解决多次释放内存才特地这样设计的；最后是必要性，流插入、流提取就没有必要就拷贝多份。

        1-2.只能在堆上构造的类

        实现方法：

        1、在private下实现一个构造函数，这样各种默认构造函数就不会生成了(默认构造、默认拷贝构造、默认移动构造、默认拷贝赋值、默认移动赋值)

        2、在public：下实现一个静态函数，这个函数的功能是在堆上创建一个类对象，并把这个对象返回。

        完成以上两步之后，就只能通过类域中的静态函数获取类了，而该函数是从堆上申请的空间：

class HeapOnly
{
private:// 第一步HeapOnly() {}
public:// 第二步static HeapOnly* GetClass(){return new HeapOnly;}
};

         如果想传入参数用这些参数来初始化类，那么在private下实现对应参数的构造函数并在private重载一个对应参数的GetClass即可：

class HeapOnly
{
private:// 第一步HeapOnly() {}// 实现传入参数的类HeapOnly(int num){GetClass(num);}
public:// 第二步static HeapOnly* GetClass(){return new HeapOnly;}// 重载static HeapOnly* GetClass(int num){return new HeapOnly(num);}
};

         1-3.只能在栈上构造的类

        只能在栈上构造的类需要重载new和delete：

class StackOnly {
public:// 构造函数StackOnly() {}private:// 禁用new操作符void* operator new(size_t) = delete;// 禁用new[]操作符void* operator new[](size_t) = delete;// 禁用delete操作符void operator delete(void*) = delete;// 禁用delete[]操作符void operator delete[](void*) = delete;
};

        1-4.只能构造一个对象的类

        只能构造一个对象这种模式叫做单例模式，单例模式的实现方式如下：

         （1）在private下显式创建构造函数，防止外部调用构造函数

         （2）在private下声明一个该类的static对象

         （3）在类外部定义（1）声明的对象

class Singleton
{
private:Singleton() {} // 第一步static Singleton _oneClass; // 第二步
};
// 第三步
Singleton Singleton::_oneClass;

        这样的话只能使用Singleton只有 _oneClass 这一个对象了。

        这种实现单例模式的方式是饿汉模式，即在main函数之前就将单例的对象生成，这种方式会有两个问题：

        （1）饿汉在main函数之前创建对象，会减缓进入main函数的速度

        （2）如果饿汉之间有依赖关系，还需要注意饿汉的初始化顺序 

        为了解决上述两个问题，于是又有了懒汉模式。

        懒汉模式的特征是在第一次使用单例对象才创建对象，这需要在单例类的public下提供一个静态接口，并删除类外的单例对象定义：

class Singleton
{
private:Singleton() {} // 第一步static Singleton _oneClass; // 第二步
public:// 懒汉模式static Singleton* GetOneClass(){static Singleton _oneClass; // 定义return &_oneClass;}
};

        因为 _oneClass 的定义用static进行了修饰，那么只有第一次调用这个接口时才会初始化对象，之后的调用只是得到了单例对象的指针。

        通过这个指针就可以使用_oneClass了。

第二节：工厂模式

        工厂模式就是使用类创建一个"工厂"，给这个工厂不同的参数，工厂就会返回一个对应对象。

        假如有一个游戏，游戏中包含了不同的怪物，那么我们就可以通过工厂生成多个不同类型的怪物：

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>// 抽象基类：怪物
class Monster {
public:virtual ~Monster() {}// 攻击虚函数virtual void attack() const = 0;
};// 具体产品类：哥布林
class Goblin : public Monster {
public:void attack() const override {std::cout << "哥布林使用匕首攻击" << std::endl;}
};// 具体产品类：喷火龙
class Dragon : public Monster {
public:void attack() const override {std::cout << "喷火龙使用火球术" << std::endl;}
};// 工厂类
class MonsterFactory {
public:static std::unique_ptr<Monster> createMonster(const std::string& type) {if (type == "哥布林") {// 构造一个哥布林return std::make_unique<Goblin>();} else if (type == "喷火龙") {// 构造一个喷火龙return std::make_unique<Dragon>();} else {return nullptr;}}
};int main() {// 使用工厂创建不同类型的怪物std::unique_ptr<Monster> goblin = MonsterFactory::createMonster("哥布林");std::unique_ptr<Monster> dragon = MonsterFactory::createMonster("喷火龙");if (goblin) {goblin->attack();}if (dragon) {dragon->attack();}return 0;
}

        当然不止 attack 函数，还可以设置其他函数，例如行动力函数，它决定怪物的移动方式等。

下期预告：

        没有下期了，因为这是最后一章了。