【C++】特殊类的设计

特殊类的设计(面试高频)

1.掌握特殊类的设计

一个类它可以在栈,堆,数据段上调用
举例:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;
class ordinary{
public:
	ordinary()
	{
		cout << "ordinary" << endl;
	}
};
int main(){
	ordinary hp1;				// 栈
	static ordinary hp2;		// 数据段(静态区)
	ordinary* p = new ordinary; // 堆
	system("pause");
	return 0;
}

在这里插入图片描述
他们都能调用这个类创建对象。
怎么将其设置成特殊类呢?

1.1请设计一个类,只在堆上创建

实现步骤:
1… 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,首先将构造函数私有化,只有类里面的元素才能访问

class HeapOnly
{
public:
	static HeapOnly* GetHeapObj()
	{
		HeapOnly* p = new HeapOnly;
		return p;
	}

private:
	HeapOnly()
	{
		cout << "HeapOnly()" << endl;
	}
};
int main()
{
	//HeapOnly hp1;				// 栈
	//static HeapOnly hp2;		// 数据段(静态区)
	HeapOnly* p = HeapOnly::GetHeapObj(); // 堆
	system("pause");
	return 0;
}

栈和数据段则无法访问类的构造函数,而堆可以
在这里插入图片描述
但是还有问题,定义对象,可以通过栈和数据段的拷贝构造来访问类

int main()
{
	//HeapOnly hp1;				// 栈
	//static HeapOnly hp2;		// 数据段(静态区)
	HeapOnly* p = HeapOnly::GetHeapObj(); // 堆
	HeapOnly copy1(*p); //栈拷贝构造
	static HeapOnly copy(*p); //数据段拷贝构造
	system("pause");
	return 0;
}

2.所以我们要封掉类中默认生成的拷贝构造函数,方法就是让其私有化(c++98和c++11两种方法)
在这里插入图片描述
总结:
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

代码实现

// 只能在堆上
class HeapOnly
{
public:
	static HeapOnly* GetHeapObj()
	{
		HeapOnly* p = new HeapOnly;
		return p;
	}

private:
	HeapOnly()
	{
		cout << "HeapOnly()" << endl;
	}
	//拷贝构造私有化
	//C++98:只声明,不定义
	//HeapOnly(const HeapOnly&);
	//C++11
	HeapOnly(const HeapOnly&) = delete;//删掉拷贝构造
};
int main()
{
	//HeapOnly hp1;				// 栈
	//static HeapOnly hp2;		// 数据段(静态区)
	HeapOnly* p = HeapOnly::GetHeapObj(); // 堆
	//HeapOnly copy1(*p); //栈拷贝构造
	//static HeapOnly copy(*p); //数据段拷贝构造
	system("pause");
	return 0;
}

1.2 请设计一个类,只能在栈上创建对象

首先要在栈上存放的是局部变量,函数参数和返回值,要在栈上创建类函数则必须要使用到拷贝构造函数,所以我们不能将拷贝构造函数私有化所以我们只能做到不能在堆上创建,但是数据段创建无法处理。
方法一:和上边思想一样,私有化构造函数

class StackOnly
{
public:
 static StackOnly CreateObject()
 {
 return StackOnly();
 }
private:
 StackOnly() {}
};

方法二:屏蔽new
因为new在底层调用void* operator new(size_t size)函数,只需将该函数屏蔽掉即可。
注意:也要防止定位new

class StackOnly
{
public:
 StackOnly() {}
private:
 void* operator new(size_t size);
 void operator delete(void* p);
}; 
int main()
{
	StackOnly so = StackOnly::CreateObject();
	//static StackOnly so1(so);
	//StackOnly* p2 = new StackOnly; // operator new + 构造函数
	system("pause");
	return 0;
}

1.3请设计一个类,不能被继承

方法一:
c++98:
1.派生类构造函数必须调用基类构造函数
2.基类私有成员在派生类中不可见
私有化基类的构造函数

class NonInherit
{
public:
	static NonInherit GetInstance()
	{
		return NonInherit();
	}
private:
	NonInherit()
	{}
};
class Inherit : public NonInherit  // 借助子类构造函数来设定
{};

注意初始化派生类时,编译器不会报错,而是运行时调用构造函数报错。

方法二:
C++11方法
final关键字,final修饰类,表示该类不能被继承。
最终类不能被继承

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