C++特殊类的设计与类型转换

特殊类的设计

请设计一个类，只能在堆上创建对象

通过new创建的类就是堆上的。
方法一：

#include<iostream>using namespace std;
class HeapOnly
{
public:static HeapOnly* func()//这里如果不用静态就无法创建对象了，也导致这个函数无法被调用{return new HeapOnly;}
private:HeapOnly()//防止随意的创建对象{}HeapOnly(const HeapOnly& a) = delete;//如果不删除拷贝函数创建的对象还是在栈上
};
int main()
{HeapOnly* p1 = HeapOnly::func();//HeapOnly p2(*p1);//这样避免了p2对象创建在栈上return 0;
}

这里主要以封禁构造函数为主，让外部只能通过调用func函数方式去创建对象，func函数的内部是通过new创建的，这里要注意的就是拷贝构造的问题。
赋值重载不用删除，因为需要现有一个对象才能赋值给另一个对象，上面的代码只会创建出堆上的对象。
方法二：

#include<iostream>using namespace std;class HeapOnly
{
public:HeapOnly(){}void Delete(){this->~HeapOnly();}
private:~HeapOnly(){}HeapOnly(const HeapOnly& a) = delete;
};int main()
{HeapOnly* p1 = new HeapOnly;p1->Delete();return 0;
}

封禁析构函数，需要自己手动释放内存。

请设计一个类，只能在栈上创建对象

这里要注意一点，静态区也不行。
方法一：

#include <iostream>
using namespace std;
class NonInherit
{
public:static NonInherit func(){return NonInherit();}void Pintf(){cout << "Pintf" << endl;}
private:NonInherit(){}NonInherit(const NonInherit& p) = delete;
};
int main()
{NonInherit::func().Pintf();//static NonInherit p1 = NonInherit::func();//防止p1创建在静态区上return 0;
}

这里就像匿名对象的感觉，如果不封拷贝构造就会出现注释上的问题。
方法二：

#include <iostream>
using namespace std;
class NonInherit
{
public:static NonInherit func(){return NonInherit();}void Pintf() const{cout << "Pintf" << endl;}
private:NonInherit(){}NonInherit(const NonInherit& p) = delete;
};
int main()
{const NonInherit& p1 = NonInherit::func();//用引用接收p1.Pintf();//然后在使用return 0;
}

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。
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。比如在某个服务器程序中，该服务器的配置信息存放在一个文件中，这些配置数据由一个单例对象统一读取，然后服务进程中的其他对象再通过这个单例对象获取这些配置信息，这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。

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。

#include<iostream>
#include<map>
#include<string>
using namespace std;
class Singleton
{
public:static Singleton& func(){return _a;//拿到对象本身}void Insert(string str, int salary){arr[str] = salary;}void Printf(){for (auto& e : arr){cout << e.first << ":" << e.second << endl;}}
private:Singleton(){}Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;map<string, int> arr;static Singleton _a;
};
Singleton Singleton::_a;//在外部初始化对象，同类对象只会调用一次构造函数int main()
{Singleton::func().Insert("aaa", 111);Singleton&p = Singleton::func();p.Insert("bbb", 222);p.Insert("ccc", 333);p.Insert("ddd", 444);p.Insert("eee", 555);p.Printf();return 0;
}

这个模式缺点：
如果数据量太大，启动就会非常的缓慢。
如果有多个文件一起，都有饿汉模式的代码，他们互相之间有依赖，但是编译器很难控制先初始化谁。

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。

#include<iostream>
#include<map>
#include<string>
#include<mutex>
using namespace std;
template<class T>
class Lock
{
public:Lock(T& p)//因为锁不允许拷贝:_p(p){_p.lock();}~Lock(){_p.unlock();}
private:T& _p;//所以这里成员用引用
};
class Singleton
{
public:static Singleton& func(){if (_a == nullptr)//避免每次调用的时候都进行加锁的操作，提高效率{Lock<mutex> p(mex);//用智能指针是为了防止下面的new出现异常导致未解锁//如果不加锁，容易发生内存泄露，开辟多个空间，最终指针只会指向一处空间if (_a == nullptr)//第一次调用创建对象{_a = new Singleton;}}return *_a;}void Insert(string str, int salary){arr[str] = salary;}void Printf(){for (auto& e : arr){cout << e.first << ":" << e.second << endl;}}
private:Singleton(){}Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;map<string, int> arr;static Singleton* _a;static mutex mex;//锁
};
Singleton* Singleton::_a = nullptr;//在外部初始化对象，同类对象只会调用一次构造函数
mutex Singleton::mex;//定义锁
int main()
{Singleton::func().Insert("aaa", 111);Singleton& p = Singleton::func();p.Insert("bbb", 222);p.Insert("ccc", 333);p.Insert("ddd", 444);p.Insert("eee", 555);p.Printf();return 0;
}

并且，一般单例对象不用考虑释放，因为一个进程在结束的时候资源会回收给OS。
如果有需要处理的资源，需要在内部定义一个函数去处理某个资源，然后其他资源不用处理：

static void Delete()//手动释放资源
{Lock<mutex> p(mex);if (_a != nullptr){delete _a;_a = nullptr;}
}

假如忘记回收这个资源了呢？
在内部定义一个GC的类，这个类的析构函数内部调用上面的Delete函数。

class GC
{
public:~GC(){if (_a){cout << "~GC()" << endl;Delete();}}
};

然后再外部定义一个全局的GC类的对象，在程序结束的时候就会去调用析构函数。

主要是帮助检查有没有手动释放掉这一出资源。
注意：C++11前是无法保证线程静态的初始化是安全的，C++11之后可以。
也就是说懒汉还有这种写法：

static Singleton& func()
{static Singleton _a;return _a;
}

函数的成员也就不用了静态对象。

C++的类型转换

C语言有两种类型转换，一个是隐式类型转换，另一个是强制类型转换。

#include<iostream>
using namespace std;int main()
{//隐式类型int a = 1;double b = a;//强制类型int c = 10;int* p = &c;int d = (int)p;return 0;
}

C++有四种类型转换，是期望大家能够规范使用的。
为什么C++需要四种类型转换
C风格的转换格式很简单，但是有不少缺点的：

1.隐式类型转化有些情况下可能会出问题：比如数据精度丢失。
2.显式类型转换将所有情况混合在一起，代码不够清晰。
因此C++提出了自己的类型转化风格，注意因为C++要兼容C语言，所以C++中还可以使用C语言的转化风格。

static_cast
static_cast用于非多态类型的转换（静态转换），编译器隐式执行的任何类型转换都可用。
static_cast，但它不能用于两个不相关的类型进行转换。

reinterpret_cast
reinterpret_cast操作符通常为操作数的位模式提供较低层次的重新解释，用于将一种类型转换
为另一种不同的类型。

const_cast
const_cast最常用的用途就是删除变量的const属性，方便赋值。

这里看起来并没有被赋值成功是因为编译器进行了优化，认为const的变量不会被修改，所以这个值一直放在了寄存器中，并没有从内存中获取，数据一直未被更新到寄存器当中。

dynamic_cast
dynamic_cast用于将一个父类对象的指针/引用转换为子类对象的指针或引用(动态转换)
向上转型：子类对象指针/引用->父类指针/引用(不需要转换，赋值兼容规则)
向下转型：父类对象指针/引用->子类指针/引用(用dynamic_cast转型是安全的)
注意：

1.dynamic_cast只能用于父类含有虚函数的类
2. dynamic_cast会先检查是否能转换成功，能成功则转换，不能则返回0

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:virtual void f() {}int a;
};
class B : public A
{
public:int b;
};
void fun(A* pa)
{// dynamic_cast会先检查是否能转换成功，能成功则转换，不能则返回B* pb = dynamic_cast<B*>(pa);//子类指向父类，访问父类的内容的时候虚表可能会越界产生报错if (pb)//检查是否合法，其实就是拒绝了子类指向父类{pb->a++;pb->b++;cout << "a++ " << "b++" << endl;}
}
int main()
{A a;B b;fun(&a);fun(&b);return 0;
}

注意：
强制类型转换关闭或挂起了正常的类型检查，每次使用强制类型转换前，程序员应该仔细考虑是
否还有其他不同的方法达到同一目的，如果非强制类型转换不可，则应限制强制转换值的作用
域，以减少发生错误的机会。强烈建议：避免使用强制类型转换。