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【C++】特殊类的设计与类型转换

news 来源：原创 2024/9/20 0:28:23

文章目录

1. 特殊类的设计
- 1.1 不能被拷贝的类
- 1.2 只能在堆上创建对象的类
- 1.3 只能在栈上创建对象的类
- 1.4 不能被继承的类
- 1.5 只能创建一个对象的类（单列模式）
2. 类型转换
- 2.1 C/C++的类型转换
- 2.2 C++规定的四种类型转换
- - 2.2.1 static_cast
  - 2.2.2 reinterpret_cast
  - 2.2.3 const_cast
  - 2.2.4 dynamic_cast

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1. 特殊类的设计

1.1 不能被拷贝的类

请设计一个类，不能被拷贝

拷贝只会放生在两个场景中：拷贝构造函数以及赋值运算符重载，因此想要让一个类禁止拷贝，只需让该类不能调用拷贝构造函数以及赋值运算符重载即可。

在C++98中，将拷贝构造函数与赋值运算符重载只声明不定义，并且将其访问权限设置为私有即可

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原因：

设置成私有：如果只声明没有设置成private，用户自己如果在类外定义了，就可以不能禁止拷贝了
只声明不定义：不定义是因为该函数根本不会调用，定义了其实也没有什么意义，不写反而还简单，而且如果定义了就不会防止成员函数内部拷贝了。

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C++11扩展delete的用法，delete除了释放new申请的资源外，如果在默认成员函数后跟上=delete，表示让编译器删除掉该默认成员函数。

此时只要调用到这两个函数就会报错。
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1.2 只能在堆上创建对象的类

实现方式：

将类的构造函数私有，拷贝构造声明成私有(或者delete)。防止别人调用拷贝构造在栈上生成对象。
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

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class A
{
public://设置为静态可直接使用类名访问，无需对象调用static A* Create(int a){return new A(a);}private:A(int a = 0):_a(a){}A(const A& a):_a(a._a){}int _a;
};int main()
{//不能在栈上创建对象//A aa1;//A aa2(10);A* aa3 = A::Create(20);//调用规定函数在堆上创建对象//A aa4(*aa3);//若不禁掉拷贝构造，仍可在栈上创建对象return 0;

1.3 只能在栈上创建对象的类

设计一个类，不得使用new创建对象

方法一：将构造函数私有化，然后设计静态方法创建对象返回，同时将拷贝构造禁掉，使其使用移动构造。

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很明显，方法一并不能封的很死。

方法二：将构造函数私有化，然后设计静态方法创建对象返回，同时将operator new 与operator delete 禁掉，使其无法使用new；并且将拷贝构造禁掉，创建对象时使用移动构造。

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这种方法也不能完全封死，依旧有隐患。
所以只要把拷贝构造或者移动构造暴露，就会有隐患，使用时按需选择。

1.4 不能被继承的类

C++98中构造函数私有化，派生类中调不到基类的构造函数，则无法继承。

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C++11中，使用final关键字，final修饰类，表示该类不能被继承。

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1.5 只能创建一个对象的类（单列模式）

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。
用处：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：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。

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注意：static类型的对象不在对象里面，在静态区，它仅受类域的限制，因此不会引发无穷递归

为了防止使用拷贝构造和赋值重载创建多个对象，所以也应该封一下。

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到此就完整了

class InfoManager
{
public:static InfoManager& GetInstance(){return _instance; //每次返回的都是同一个}private:InfoManager()  //将构造函数私有{cout << "InfoManager()" << endl;}InfoManager(const InfoManager& p) = delete;InfoManager& operator=(const InfoManager& p) = delete;private:string _ip = "192.168.2.4";int _potr = 80;//...static InfoManager _instance; //声明一个在静态区的对象，该对象受类域的限制
};InfoManager InfoManager::_instance; //创建对象int main()
{InfoManager::GetInstance();//InfoManager copy(InfoManager::GetInstance());
}

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，那么显然使用饿汉模式来避免资源竞争，提高响应速度更好。

懒汉模式：第一次使用实例对象时，创建对象

对于该模式来说，它跟饿汉模式差不多，只不过它在第一次调用GetInstance时创建对象，所以我们可以将其设置为指针。
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还有一种更简单的方式（C++11后推荐使用）：

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注意：成员函数也不在对象里面，在代码段

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。

2. 类型转换

2.1 C/C++的类型转换

在C语言中，如果赋值运算符左右两侧类型不同，或者形参与实参类型不匹配，或者返回值类型与接收返回值类型不一致时，就需要发生类型转化。

C语言中总共有两种形式的类型转换：隐式类型转换和显式类型转换。

隐式类型转化：编译器在编译阶段自动进行，能转就转，不能转就编译失败（整型之间、整型和浮点数之间都可以转换）
显式类型转化：需要用户自己处理

内置类型之间可以转

void Test()
{int i = 10;// 隐式类型转换double d = i;printf("%d, %.1f\n", i, d);int* p = &i;// 显示的强制类型转换int address = (int)p;printf("%x, %d\n", p, address);
}

内置类型和自定义类型之间不可以直接转，但可以依靠构造函数、运算符重载转换

内置类型->自定义类型，依靠构造函数转换

class A
{
public:A(int a):_a(a),_b(a){}A(int a,int b):_a(a),_b(b){}
private:int _a;int _b;
};int main()
{A aa1 = 1;//调单参数的构造转换A aa2 = { 10,20 };//调多参数的构造转换
}