C++的单例模式
单例模式,只实例化出一个对象(全局静态变量,各个域都可以调用)。
为了只实例化出一个对象,会将默认构造函数私有,将拷贝构造函删除,由于实例出是的同一个对象,当这个对象被多个线程使用(线程安全问题)或多个模板类使用(重复调用析构函数),需要将析构函数私有,并需要锁进行安全保护,我们需要在public下写能够调用默认构造函数(只调用一次)和析构函数的两个自定义函数。
分为懒汉模式和饿汉模式
1.懒汉模式
class singleton
{
public:static singleton* Getobj(){// 要防止抛异常if(slt == nullptr)// 只有第一次需要加锁 双检查{unique_lock<mutex> ul(_mtx); // 出了if(){} 域自动销毁if (slt == nullptr){slt = new singleton; // new出来(在堆上)的而非默认构造函数实例化的对象,必须手动释放空间// std::atexit(destoryInstance); // 注册销毁函数,一个回调函数,在程序正常退出时,自动执行,在main()函数结束后调用,可行,但更推荐智能指针和Meyers Singleton}} // 花括号确定 域return slt;}static void destoryInstance() // 调用析构函数{if (slt) // 如果没有if,在多个线程的情况下,可能重复释放{cout << "destoryInstance():" << endl;delete slt;slt = nullptr; //......必须置空,禁止重复释放}}singleton(const singleton& slt) = delete;
private:singleton() {};~singleton() { cout << "~singleton()" << endl; }; // 必须为私有,防止外部直接调用析构函数, delete单例对象 // 因为单例对象是全局或静态的,外部代码或不同模板多重调用delete(会调用析构函数)导致,导致重复释放内存,只需要保证最后一次用完后释放就行static singleton* slt;static mutex _mtx; // 静态在类里面都是声明
};singleton* singleton::slt = nullptr; // 懒汉模式
mutex singleton::_mtx;
destoryInstance()函数不能替换成析构函数。
public:
~singleton() // 死循环{if (slt){unique_lock<mutex> ul(_mtx);cout << "~singleton():" << endl;delete slt;slt = nullptr;}}
1.会被其他线程或模板类调用析构函数,导致重复释放(有了if和锁似乎不会发生)。
2.更重要的原因:单例模式的对象是自引用,就是我包含我自己,我自己就是我的成员,发生delete时,如果成员有自定义类型,要调用成员的析构函数,而单例对象的成员就是自己,导致无线死循环。
new 出的空间需要我们手动释放,可以通过智能指针自动释放。
class GC
{
public:~GC(){singleton::destoryInstance();}
};
static GC gc; // 当gc生命周期结束,优先调用类中的析构函数 // 非单例在栈上创建后自动析构(析构函数为public)
或者直接调用内置智能指针shared_ptr。
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。
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。 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,那么显然使用懒汉模式来避免资源竞争,提高响应速度更好。
C++的四种类型转化语法
static_cast ,reinterpret_cast,const_cast,dynamic_cast
test
{// C中的模式int i = 0;double d = 8.8;i = d;cout << i << endl; // C中的支持近似的隐式类型转化int* p = nullptr;p = (int*)i;cout << p << endl; //C中支持强转类型转化}
static_cast对于近似类型的转化,reinterpret_cast强制转化,用于不近似类型之间的转化。
test
{//......i = static_cast<int>(d); // static_cast 支持近似的类型转化cout << i << endl;p = reinterpret_cast<int*>(i); // reinterpret_cast支持强转类型转化(不近似类型)cout << p << endl;
}
const_cast
修改最初定义为非 const 的对象: 当对象本身不是 const,但通过 const 指针/引用访问,可以用const_cast去除指针/引用的const。
int a = 1; const int* pa = &a;*const_cast<int*>(pa) = 20;const int* paa = &a; //与之对应cout << "a:" << a << " " << "*pa:" << *pa << " " << "*paa:" << *paa << endl;*const_cast<int*>(paa) = 30;cout << "a:" << a << " " << "*pa:" << *pa << " " << "*paa:" << *paa << endl;
结果:
a:20 *pa:20 *paa:20
a:30 *pa:30 *paa:30
使用 const_cast 移除 const 后修改真正的 const 对象会导致未定义行为,虽然可以正常运行,没允许,没禁止,属于未定义的行为。
const int x = 42;cout << "x:" << x << endl;const int* p3 = &x;*const_cast<int*>(p3) = 20; // 未定义行为cout << "x:" << x << " " << "p3:" << *p3 << endl;int* p2 = const_cast<int*>(&x); *p2 = 100; //未定义行为cout << "x:" << x << " " << "p3:" <<*p3 <<" " << "p2:" << *p2 << endl;cout <<"&x:"<< & x << " " << p2 << " " << p3 << endl;结果:
x:42
x:42 p3:20
x:42 p3:100 p2:100
&x:0075FAC8 0075FAC8 0075FAC8
可以看出 p2和p3是相互影响的,而x没变,但他们的地址一样。由于x被放入了寄存器,这里从寄存器中取,不变,本质是编译器对const对象存取优化机制导致的,想要每次取内存中取x就加 volatile。
volatile const int x = 42;cout << "x:" << x << endl;//const int* p3 = &x;//*const_cast<int*>(p3) = 20;int* p3 = const_cast<int*>(&x);*p3 = 20;cout << "x:" << x << " " << "p3:" << *p3 << endl;int* p2 = const_cast<int*>(&x); *p2 = 100; cout << "x:" << x << " " << "p3:" <<*p3 <<" " << "p2:" << *p2 << endl;cout <<"&x:"<< & x << " " << p2 << " " << p3 << endl;结果:
x:20 p3:20
x:100 p3:100 p2:100
&x:1 007DFC50 007DFC50
加了volatile之后x的值直接从内存中拿取,但由于未定义行为,导致x的地址错误,所以使用未定义行为危害很大。
dynamic_cast
用于检测在继承关系中,转化为子类指针(引用)的是父类还是子类。
class A
{
public:virtual void fun() {};
private:int _c;int _d;
};class B :public A
{
public:int _a;int _b;
private:
};
void func(A* a)
{//如何区分a是父类对象还是子类对象//B* b = (B*)a;B* b = dynamic_cast<B*>(a); // 如果a指向子类,则转化成功 //如果pa指向父类,则转化失败返回nullptr;if (b){cout << "转化成功:a指向子类对象" << endl;b->_a = 1;b->_b = 2;}else{cout << "转化失败:a指向父类对象" << endl;}
}
void test7()
{A a;B b;func(&a);func(&b);
}结果:
转化失败:a指向父类对象
转化成功:a指向子类对象
explicit禁止隐式类型的转化
class AB
{
public:explicit AB(const int&&a,const int&& b):_a(a),_b(b){cout << "AB()" << endl;}//AB(initializer_list<int> p)//{// cout << "AB()" << endl;//}void func1(int a){cout << "int a" << endl;}void func2(int a,int b){cout << "int a , int b" << endl;}private:int _a;int _b;
};void test8()
{AB a(1, 2);AB b = { 1,2 }; // 此处发生了隐式类型的转化,加explicit 报错 // std::initializer_list<int>
}
如果加上以下函数就不会报错了
AB(initializer_list<int> p){cout << "AB()" << endl;}