C++之类作用域

目录

1、全局作用域

2、类作用域

2.1、设计模式之Pimpl

2.2、单例模式的自动释放

2.2.0、检测内存泄漏的工具valgrind

2.2.1、可以使用友元形式进行设计

2.2.2、内部类加静态数据成员形式

2.2.3、atexit方式进行

2.2.4、pthread_once形式

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作用域可以分为类作用域、类名的作用域以及对象的作用域几部分内容。在类中定义的成员变量和成员函数的作用域是整个类，这些名称只有在类中（包含类的定义部分和类外函数实现部分）是可见的，在类外是不可见的，因此，可以在不同类中使用相同的成员名。另外，类作用域意味着不能从外部直接访问类的任何成员，即使该成员的访问权限是public，也要通过对象名来调用，对于static成员函数，要指定类名来调用。
如果发生“屏蔽”现象，类成员的可见域将小于作用域，但此时可借助this指针或“类名::”形式指明所访问的是类成员，这有些类似于使用::访问全局变量。例如:

#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
int num = 1;
namespace wd
{int num = 20;class Example{public:void print(int num) const{cout << "形参num = " << num << endl;cout << "数据成员num = " << this->num << endl;cout << "数据成员num = " << Example::num << endl;cout << "命名空间中num = " << wd::num << endl;cout << "全局变量num = " << ::num << endl;}private:int num;};
}//end of namespace wdint main()
{wd::Example().print(100); //通过匿名对象调用print函数return 0;
}

和函数一样，类的定义没有生存期的概念，但类定义有作用域和可见域。使用类名创建对象时，首要的前提是类名可见，类名是否可见取决于类定义的可见域，该可见域同样包含在其作用域中，类本身可被定义在3种作用域内，这也是类定义的作用域。

1、全局作用域

在函数和其他类定义的外部定义的类称为全局类，绝大多数的 C++ 类是定义在该作用域中，我们在前面定义的所有类都是在全局作用域中，全局类具有全局作用域。

2、类作用域

一个类可以定义在另一类的定义中，这是所谓嵌套类或者内部类，举例来说，如果类A定义在类B中，如果A的访问权限是public，则A的作用域可认为和B的作用域相同，不同之处在于必须使用B::A的形式访问A的类名。当然，如果A的访问权限是private，则只能在类内使用类名创建该类的对象，无法在外部创建A类的对象。

#include<iostream>
using namespace std;
class Line
{
public:Line(int x1, int y1, int x2, int y2);void printLine() const;private:class Point{public:Point(int x = 0, int y = 0): _x(x), _y(y){}void print() const;private:int _x;int _y;};
private:Point _pt1;Point _pt2;
};
Line::Line(int x1, int y1, int x2, int y2): _pt1(x1, y1), _pt2(x2, y2)
{}
void Line::printLine() const
{_pt1.print();cout << " ---> ";_pt2.print();cout << endl;
}
void Line::Point::print() const
{cout << "(" << _x<< "," << _y<< ")";
}
int main()
{Line l1(1, 2, 3, 4);l1.printLine();return 0;
}

注意:由于Point是私有类,不能在类外对其进行访问:

如果是正确定义的:

2.1、设计模式之Pimpl

PImpl是Pointer to Implementation的缩写，也被称为“编译期实现”，是一种C++设计的模式。 用于将类的实现细节与其公共接口分离开来。该模式的核心思想是 通过一个指向类的实现的指针来隐藏类的实现细节，从而提高类的封装性和安全性。

PImpl是一种C++编程技巧，它将类的实现细节从对象表示中移除，放到一个分离的类中，并以一个不透明的指针进行访问。 此技巧用于构造拥有稳定 ABI 的 C++ 库接口，及减少编译时依赖。

一.PImpl的好处
使用PImpl模式的好处是：

可以避免对实现细节的公开，从而减少了头文件中的依赖项和编译时间，并且使得类的实现可以更加灵活和方便地修改，而不会影响其公共接口。

在使用PImpl模式时，通常需要将类的实现细节封装在一个单独的结构体或类中，称为“实现类”或“pImpl类”，然后通过一个指向该实现类的指针来访问实现细节。这个指针通常作为 类的私有成员变量，并在类的构造函数和析构函数中进行初始化和清理。这样，当类的实现细节发生变化时，只需要修改实现类而不需要修改公共接口，从而实现了类的高内聚低耦合的设计目标。

 参考博客:

设计模式之Pimpl模式-CSDN博客https://blog.csdn.net/xhtchina/article/details/112795569?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522170865960916800227465939%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334..%2522%257D&request_id=170865960916800227465939&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~blog~sobaiduend~default-2-112795569-null-null.nonecase&utm_term=%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E6%A8%A1%E5%BC%8F%E4%B9%8BPimpl&spm=1018.2226.3001.4450

2.2、单例模式的自动释放

在类和对象那一章，我们看过单例模式，其中对象是由_pInstance指针来保存的，而在使用单例设计模式的过程中，也难免会遇到内存泄漏的问题。那么是否有一个方法，可以让对象自动释放，而不需要程序员自己手动去释放呢？在学习了嵌套类之后，我们就可以完美的解决这一问题。
在涉及到自动的问题时，我们很自然的可以想到：当对象被销毁时，会自动调用其析构函数。利用这一特性，我们可以解决这一问题。

2.2.0、检测内存泄漏的工具valgrind

" 安装方式：
$ sudo apt install valgrind
" 使用方式:
$ valgrind --tool=memcheck --leak-check=full ./test

2.2.1、可以使用友元形式进行设计

//1、友元实现单例对象的自动释放
class AutoRelease;
class Singleton
{friend AutoRelease;
public:static Singleton *getInstance()
{if(nullptr == _pInstance){_pInstance = new Singleton();}return _pInstance;}static void destroy(){if(_pInstance){delete _pInstance; //1、调用析构函数 2、operator delete_pInstance = nullptr;}}
private:Singleton(){cout << "Singleton()" << endl;}~Singleton(){cout << "~Singleton()" << endl;}
private:static Singleton *_pInstance;
};
Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr;
class AutoRelease
{
public:AutoRelease(){cout << "AutoRelease()" << endl;}~AutoRelease(){cout << "~AutoRelease()" << endl;if(Singleton::_pInstance){delete Singleton::_pInstance;//1、调用析构函数 2、operator deleteSingleton::_pInstance = nullptr;}}
};

2.2.2、内部类加静态数据成员形式

class Singleton
{
public:static Singleton * getInstance(){if(_pInstance == nullptr){_pInstance = new Singleton();}return _pInstance;}private:class AutoRelease{public:AutoRelease(){cout << "AutoRelease()" << endl;}~AutoReleas(){cout << "~AutoRelease()" << endl;if(_pInstance){delete _pInstance;_pInstance = nullptr;}}};
private:Singleton(){cout << "Singleton()" << endl;}~Singleton(){cout << "~Singleton()" << endl;}private:static Singleton *_pInstance;static AutoRelease  _auto;
};

2.2.3、atexit方式进行

class Singleton
{
public:static Singleton *getInstance(){//对于多线程环境，不安全if(nullptr == _pInstance){_pInstance = new Singleton();atexit(destroy);}return _pInstance;}static void destroy(){if(_pInstance){delete _pInstance;//1、调用析构函数 2、operator delete_pInstance = nullptr;}}
private:Singleton(){cout << "Singleton()" << endl;}~Singleton(){cout << "~Singleton()" << endl;}
private:static Singleton *_pInstance;
};
/* Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr; //饱汉模式(懒汉模式)*/
Singleton *Singleton::_pInstance = getInstance();//饿汉模式

2.2.4、pthread_once形式

//4、pthread_once,平台相关性的函数
class Singleton
{
public:static Singleton *getInstance(){pthread_once(&_once, init);return _pInstance;
}static void init(){_pInstance = new Singleton();atexit(destroy);}static void destroy(){if(_pInstance){delete _pInstance;//1、调用析构函数 2、operator delete_pInstance = nullptr;}}
private:Singleton(){cout << "Singleton()" << endl;}~Singleton(){cout << "~Singleton()" << endl;}
private:static Singleton *_pInstance;static pthread_once_t _once;
};
Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr; //饱汉模式(懒汉模式)
/* Singleton *Singleton::_pInstance = getInstance();//饿汉模式 */
pthread_once_t Singleton::_once = PTHREAD_ONCE_INIT;