劍指offer學(xué)習(xí)筆記：2.2 編程語言

每天學(xué)一點(diǎn)

2.2 編程語言

第一種類型：對(duì)c++概念的理解程度

典型問題：對(duì)c++關(guān)鍵字的理解

1.在c++中，有哪四種與類型轉(zhuǎn)換相關(guān)的關(guān)鍵字谆构，這幾個(gè)關(guān)鍵字有什么特點(diǎn)裸扶，應(yīng)該在什么場合下使用

參考鏈接 http://www.reibang.com/p/e6a1ed13f14f https://blog.csdn.net/Bob__yuan/article/details/88044361

答：static_cast，reinterpret_cast搬素，dynamic_cast和const_cast呵晨。****const_dynamic和reinterpret_cast用于給const變量賦值和非相關(guān)類型之間轉(zhuǎn)換，盡量不要用熬尺。static_cast常用于基本數(shù)據(jù)類型之間的轉(zhuǎn)換摸屠。static_cast和dynamic_cast都可以用于類之間指針和引用的轉(zhuǎn)換。但用dynamic_cast進(jìn)行轉(zhuǎn)換要求基類必須是多態(tài)的（有虛函數(shù)）粱哼，static_cast沒有這個(gè)限制季二，但是由于其沒有類型檢查，在進(jìn)行基類指針向派生類指針轉(zhuǎn)換時(shí)，存在風(fēng)險(xiǎn)胯舷。四種轉(zhuǎn)換類型中刻蚯，除dynamic_cast是在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，其余都是編譯時(shí)進(jìn)行桑嘶。

可以參考https://blog.csdn.net/Bob__yuan/article/details/88044361最后一段代碼加深理解

使用方法：type B = static_cast(type) (A)

a. static_cast 用于非多態(tài)類型的轉(zhuǎn)換（靜態(tài)轉(zhuǎn)換炊汹，類中有虛函數(shù)，這個(gè)類就是多態(tài)的）逃顶。四種方法中最常見的方法讨便。只能用于相關(guān)類型之間的轉(zhuǎn)換，例如int和char以政，不能用于不相關(guān)類型之間的轉(zhuǎn)換器钟，例如int和int*，因?yàn)樗麄z一個(gè)表示數(shù)據(jù)妙蔗，一個(gè)表示地址傲霸。此關(guān)鍵字沒有運(yùn)行時(shí)類型檢查來保證轉(zhuǎn)換的安全性

注意點(diǎn)：1）不能在沒派生關(guān)系的兩個(gè)類類型之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換 2）不能去除掉原有類型的類型修飾符，例如const眉反，volatile昙啄，__unaligned 3）轉(zhuǎn)換對(duì)象時(shí)由于沒有動(dòng)態(tài)類型檢查，所以由基類對(duì)象轉(zhuǎn)換成派生類對(duì)象的時(shí)候存在安全隱患

主要用法：1）用于類層析結(jié)構(gòu)中基類和派生類之間指針和引用的轉(zhuǎn)換寸五，進(jìn)行上行轉(zhuǎn)換梳凛，將派生類指針轉(zhuǎn)換為基類指針是安全的，進(jìn)行下行轉(zhuǎn)換梳杏，將基類指針或引用轉(zhuǎn)換為派生類韧拒，由于沒有動(dòng)態(tài)類型檢查，是不安全的 2）用于基本數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換（最常用）十性，例如int轉(zhuǎn)換為char叛溢，安全性也由開發(fā)人員來保證 3）將空指針轉(zhuǎn)換為目標(biāo)類型的空指針 4）將任何類型的表達(dá)式轉(zhuǎn)化為void類型

int i = 10; double d2 = static_cast<double>(i);

b. reinterpret_cast reinterpret的含義是重新解釋，可將一種類型轉(zhuǎn)換成另一種不相關(guān)類型劲适，需要謹(jǐn)慎使用

主要用法：1）改變指針或引用類型 2）將指針轉(zhuǎn)化為足夠長度的整數(shù) 3）將整型轉(zhuǎn)化為指針或引用類型

int i = 10; int* p2 = reinterpret_cast(i);

還可以進(jìn)行函數(shù)轉(zhuǎn)換

void Fun(int s)  { cout << s;}

typedef void(*FUNC)();

FUNC pf = reinterpret_cast<FUNC>(Fun);   pf();

這段代碼最終會(huì)輸出一個(gè)隨機(jī)值楷掉。因?yàn)橛脩粼谕獠课磦鲄ⅲ窃摵瘮?shù)在調(diào)用時(shí)會(huì)創(chuàng)建形參霞势，該形參未初始化烹植，自然是隨機(jī)值

c. const_cast 刪除變量的const屬性，方便再次賦值 愕贡。該轉(zhuǎn)換在編譯時(shí)完成草雕，用于解除const，volatile修飾符固以，只能轉(zhuǎn)換指針或者引用墩虹。沒什么實(shí)際用途，容易踩坑，盡量不用败晴。

const int i = 10; int *p = const_cast<int*>(&i);

d. dynamic_cast 以上三種類型轉(zhuǎn)換都是編譯時(shí)完成，dynamic_cast是運(yùn)行時(shí)完成栽渴，并進(jìn)行類型檢查尖坤。用法dynamic_cast<type-id> (expression)

注意點(diǎn)：1）運(yùn)行時(shí)完成，且有類型檢查 2）不能用于內(nèi)置基本數(shù)據(jù)類型之間的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換 3）type-id必須是指針或者引用闲擦，轉(zhuǎn)換成功的話返回指向類的指針或者引用慢味，失敗返回nullptr 4）在類間進(jìn)行上行轉(zhuǎn)換（子類指針轉(zhuǎn)化為父類指針），效果同static_cast,進(jìn)行下行轉(zhuǎn)換（父類指針轉(zhuǎn)換為子類指針墅冷，由于有類型檢查功能纯路，更加安全）5）使用dynamic_cast進(jìn)行轉(zhuǎn)換，基類一定要有虛函數(shù)寞忿。這是由于運(yùn)行是類型檢查需要的類型信息是存在虛函數(shù)表中的驰唬，只有定義了虛函數(shù)才有虛函數(shù)表（即要求基類是多態(tài)的）

2.sizeof問題

面試題：定義一個(gè)空的類型，里面沒有任何成員變量和成員函數(shù)腔彰，對(duì)該類型進(jìn)行sizeof叫编，結(jié)果是多少

答：是1（或是由編譯器決定）

原因：空類型的實(shí)例不包含任何信息，本來sizeof應(yīng)該是0霹抛。但是由于我們在聲明該類型的實(shí)例時(shí)搓逾，他必須在內(nèi)存中占有一定的空間，否則無法使用杯拐。因此編譯器會(huì)給其分配一定的內(nèi)存霞篡，具體多少，由編譯器決定端逼。

面試題：如果在該類型中添加一個(gè)構(gòu)造或者析構(gòu)函數(shù)朗兵，再對(duì)該類型進(jìn)行sizeof，結(jié)果是多少

答：不變

原因：調(diào)用構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)只需要知道函數(shù)的地址即可顶滩，而函數(shù)地址只有類型有關(guān)矛市，與類的實(shí)例無關(guān)，編譯器不會(huì)在實(shí)例中添加任何額外信息

面試題：如果將析構(gòu)函數(shù)定義為虛函數(shù)呢

答：一個(gè)指針的大小诲祸。32位編譯器上市4浊吏，64位編譯器上是8

原因：c++編譯器一旦發(fā)現(xiàn)一個(gè)類中有虛函數(shù)，就會(huì)對(duì)該類型生成虛函數(shù)表救氯，并在該類型的實(shí)例中添加一個(gè)指向虛函數(shù)表的指針找田。

【C++拾遺】 C++虛函數(shù) 參考鏈接 https://blog.csdn.net/xiejingfa/article/details/50454819

在c++中存在靜態(tài)聯(lián)編和動(dòng)態(tài)聯(lián)編的區(qū)別。靜態(tài)聯(lián)編是指編譯器在編譯階段就實(shí)現(xiàn)了聯(lián)編或者綁定着憨。比如函數(shù)重載墩衙，c++編譯器在編譯階段根據(jù)給函數(shù)傳遞的參數(shù)個(gè)數(shù)和參數(shù)類型就判斷具體使用哪一個(gè)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)綁定，這種綁定方式就叫做靜態(tài)聯(lián)編漆改。而動(dòng)態(tài)聯(lián)編心铃，指在程序運(yùn)行時(shí)完成的聯(lián)編。

c++通過虛函數(shù)來支持動(dòng)態(tài)聯(lián)編挫剑，并實(shí)現(xiàn)多態(tài)機(jī)制去扣。在c++中，多態(tài)就是利用基類指針指向子類實(shí)例樊破，然后通過基類指針調(diào)用子類（虛）函數(shù)愉棱，實(shí)現(xiàn)“一個(gè)接口，多種形態(tài)”的效果哲戚。c++中用基類指針和虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)多態(tài)奔滑，虛函數(shù)在基類中聲明一次即可（virtual），在派生類中顺少，virtual關(guān)鍵字可以省略朋其。

假設(shè)類base2繼承類base1，base1中有虛函數(shù)func1和非虛函數(shù)func2脆炎，定義

base2 b2令宿； base1* b1 = &b2；b1->func1();(base2中的func1腕窥，因?yàn)檫@是個(gè)虛函數(shù)粒没，具體調(diào)用哪個(gè)版本取決于指針?biāo)赶虻膶?duì)象類型） b1->func2();（bass1中func2，對(duì)于非虛函數(shù)簇爆，具體調(diào)用哪個(gè)版本由指針類型本身決定癞松，與指針指向?qū)ο鬅o關(guān)）

注意：類中非虛函數(shù)可以在繼承來中被重新定義，但是絕大多數(shù)情況下不應(yīng)該這么做

第二種類型：分析代碼運(yùn)行結(jié)果

面試題：

**class A {**

**private: int value; **

**public: **

**A(int n) { value = n; } **

**A(A other) {value = other.value;}**

**};**

**int _tmain() { A a = 10; A b = a; b.print();}**

問該程序是否能正常執(zhí)行

答：不能入蛆，編譯出錯(cuò)

原因：在上述代碼中响蓉，A(A other）這個(gè)復(fù)制構(gòu)造函數(shù)是一個(gè)傳值函數(shù)。在調(diào)用傳值函數(shù)時(shí)哨毁，需要調(diào)用復(fù)制構(gòu)造函數(shù)將實(shí)參復(fù)制給形參枫甲。這樣會(huì)造成復(fù)制構(gòu)造函數(shù)無休止的遞歸，最終造成棧溢出扼褪。因此想幻，c++中不允許復(fù)制構(gòu)造函數(shù)為傳值函數(shù)，會(huì)編譯出錯(cuò)话浇。應(yīng)將其修改為常量引用A(const A& other）

第三種類型：要求寫代碼定義一個(gè)類型或者實(shí)現(xiàn)類型中的成員函數(shù)

典型問題：圍繞構(gòu)造函數(shù)脏毯，析構(gòu)函數(shù)和運(yùn)算符重載

記錄基本書籍

《effective c++》 c++經(jīng)常出現(xiàn)的問題及其解決技巧

《Inside c++ object model》了解c++對(duì)象的內(nèi)部，包括前面sizeof問題

面試題1：賦值運(yùn)算符函數(shù)

如下為類型CMyString的聲明幔崖，請為改類型添加賦值運(yùn)算符函數(shù)

class CMyString {

public:

CMyString(char* pData = NULL);

CMyString(const CMyString& str); 

~CMyString(void);

private: char* m_pData;

};

參考鏈接： https://www.cnblogs.com/CJT-blog/p/10458442.html
[https://github.com/zhedahht/CodingInterviewChinese2/blob/master/01_AssignmentOperator/AssignmentOperator.cpp]
劍指offer源碼
(https://github.com/zhedahht/CodingInterviewChinese2/blob/master/01_AssignmentOperator/AssignmentOperator.cpp)

答：

#ifndef UNTITLED_CMYSTRING_H
#define UNTITLED_CMYSTRING_H
# include <string>
// 劍指offer第一題食店，寫一個(gè)賦值函數(shù)
// 注意點(diǎn) 1.返回值要是實(shí)例引用渣淤，為了可以連續(xù)賦值 2.傳遞參數(shù)為常量引用，防止在函數(shù)內(nèi)被更改
// 3.判斷傳入變量不為當(dāng)前對(duì)象本身吉嫩，避免釋放掉自己本身 4.注意釋放空間
class CMyString {
public:
   CMyString(const char* pData = NULL);
   CMyString(const CMyString& str);
  ~CMyString(void)
  {
      delete [] m_pData;
 }
 CMyString& operator=(const CMyString &str );
  void print()
   {
      cout << m_pData;
   }
private:
   char* m_pData;
};
CMyString::CMyString(const char* pData) // 構(gòu)造函數(shù)
{
  if (pData == NULL)
   {
      m_pData = NULL;
       return;
  }
   m_pData = new char[strlen(pData) + 1];
   strcpy(m_pData, pData);
}

CMyString::CMyString(const CMyString& str)   // 復(fù)制構(gòu)造函數(shù)价认，注意這里要是引用，不然會(huì)是淺拷貝
{
   if (str.m_pData != NULL)
   {
       m_pData = new char[strlen(str.m_pData) + 1];
       strcpy(m_pData, str.m_pData);
   } else
 {
     m_pData = NULL;
   }
}

CMyString& CMyString::operator=(const CMyString &str ) {
   if (this == &str || str.m_pData == NULL) // 這里一定要判斷傳入?yún)?shù)與實(shí)例是否為同一個(gè)自娩，否則后面釋放內(nèi)存用踩，會(huì)把傳入?yún)?shù)也釋放了
   {
       return *this;
   }
   /*  這個(gè)方法是比較常見的寫法，但是有點(diǎn)問題椒功，如果new不成功，返回的是一個(gè)m_pdata為空的實(shí)例
    *  后續(xù)調(diào)用容易出問題
    *  這里最好升級(jí)成如果new不成功智什，則返回原來的實(shí)例动漾，不進(jìn)行delete的
   if (m_pData != NULL)
   {
       delete [] m_pData;
   }
   m_pData = new char[strlen(str.m_pData) + 1];
   strcpy(m_pData, str.m_pData);
   return *this;
    */
   // 定義局部實(shí)例strTemp，接著將其m_pData與當(dāng)前實(shí)例做交換荠锭。由于局部實(shí)例在函數(shù)結(jié)束后會(huì)釋放旱眯，自動(dòng)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，因此當(dāng)前實(shí)例m_pData內(nèi)存就會(huì)被釋放
   // 如果new空間不夠证九，則賦值構(gòu)造函數(shù)跑出諸如alloc之類的異常删豺，原來的實(shí)例狀態(tài)尚未被修改
   CMyString strTemp(str);
   char *pTemp = strTemp.m_pData;
   strTemp.m_pData = m_pData;
   m_pData = pTemp;
   return *this;
}

#endif //UNTITLED_CMYSTRING_H

// main.cpp中測試用例
   // test operator = 測試用例
  // 1.正常賦值
   cout << "test1 begin" << endl;
   char* test = "hello world";
   CMyString str1(test);
   CMyString str2;
   str2 = str1;
  cout << "str2: ";
   str2.print();
  cout << endl;
   cout << "test1 end" << endl;
   // 2.賦值給自己
  cout << "test2" << endl;
   str1 = str1;
   str1.print();
   cout << endl;
   cout << "test2 end" << endl;
   // 3.連續(xù)賦值
   cout << "test3" << endl;
   CMyString str3;
   CMyString str4;
   str4 = str3 = str1;
   str4.print();
   cout << endl;
   cout << "test3 end" << endl;

注意考察點(diǎn) 1）是否把返回值的類型聲明為該類型的引用，并在函數(shù)結(jié)束前返回實(shí)例本身引用（即*this）愧怜。若返回值為void呀页，將不能連續(xù)賦值，不符合運(yùn)算符規(guī)則 2）是否將傳入?yún)?shù)的類型聲明為常量引用拥坛。傳入?yún)?shù)用引用代替實(shí)例蓬蝶，節(jié)約一次形參到實(shí)參調(diào)用復(fù)制構(gòu)造函數(shù)的過程，const關(guān)鍵字猜惋，可以防止賦值函數(shù)內(nèi)部更改傳入實(shí)例狀態(tài) 3）是否釋放實(shí)例自身已有內(nèi)存 4）是否判斷傳入?yún)?shù)與當(dāng)前實(shí)例是否為同一實(shí)例,防止delete掉需要賦值的內(nèi)容

答：1）經(jīng)典解法

CMyString&(注意點(diǎn)1） CMyString::operator = (const CMyString &str（注意點(diǎn)2）)

{

步驟1：if (this == &str)   return *this; （注意點(diǎn)4）   //同一實(shí)例丸氛，不需要進(jìn)行賦值操作

步驟2：delete []m_pData;   m_pData = NULL; （注意點(diǎn)3）

步驟3：m_pData = new char[strlen(str.m_pData) + 1];

步驟4：strcp(m_pData, str.m_pData);

步驟5：return *this;

}

2）升級(jí)，考慮異常安全性

注意升級(jí)點(diǎn)：考慮如果運(yùn)行步驟3的時(shí)候由于運(yùn)行內(nèi)存不足著摔，導(dǎo)致new空間失敗缓窜。由于原始m_pData空間已在步驟2中被清空，m_pData將是一個(gè)空指針谍咆，容易導(dǎo)致程序崩潰禾锤。因此，升級(jí)程序摹察，考慮在new失敗情況下时肿，不更改當(dāng)前實(shí)例的方法。 一種方法：先new再delete港粱，若是new不成功螃成，則保持原實(shí)例不變 另一種方法：創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)實(shí)例旦签，再交換臨時(shí)實(shí)例和原來的實(shí)例。在構(gòu)造函數(shù)中用new分配內(nèi)存寸宏，在析構(gòu)函數(shù)中釋放內(nèi)存宁炫。

CMyString&(注意點(diǎn)1） CMyString::operator = (const CMyString &str（注意點(diǎn)2）)

{

if (this ！= &str) （注意點(diǎn)4）

{   CMyString strTemp(str);  char* pTemp = strTemp.m_pData;  strTemp.m_pData = m_pData; m_pData = pTemp;（運(yùn)用臨時(shí)變量氮凝，當(dāng)new不成功時(shí)羔巢，可以返回原始實(shí)例） }

return *this;

}

【c++拾遺】memcpy和strcpy
參考鏈接：https://www.cnblogs.com/stoneJin/archive/2011/09/16/2179248.html

1）strcpy只能復(fù)制字符串，memcpy可以復(fù)制任何內(nèi)容罩阵，例如字符數(shù)組竿秆，結(jié)構(gòu)體等
2）復(fù)制方法不同，strcpy不需要指定長度稿壁，他遇到被復(fù)制字符串的結(jié)束符"\0"才會(huì)結(jié)束幽钢，因此容易溢出。memcpy由第三個(gè)參數(shù)決定復(fù)制長度
3）用途不同傅是。一般復(fù)制字符串用strcpy匪燕，其余用memcpy

典型問題：設(shè)計(jì)模式

面試題2：實(shí)現(xiàn)singleton（單例）模式（設(shè)計(jì)一個(gè)類，我們只能生成該類的一個(gè)實(shí)例）

//
// Created by Xue,Lin on 2020/6/9.
//
// 餓漢模式
#ifndef UNTITLED_SINGLETON_HUNGERY_H
#define UNTITLED_SINGLETON_HUNGERY_H
class SingletonHungry{
private:
   static SingletonHungry* single;
   SingletonHungry() { cout << "constructor called!" << endl; };
   SingletonHungry(SingletonHungry&) {};
   SingletonHungry& operator=(const SingletonHungry&) {};
   ~SingletonHungry() { cout << "destructor called!" << endl; }
public:
   static SingletonHungry* GetSingleton();
};
// 重點(diǎn)在這里喧笔，在類定義的時(shí)候就已經(jīng)被實(shí)例化了
SingletonHungry *SingletonHungry::single = new SingletonHungry();
SingletonHungry *SingletonHungry::GetSingleton()
{
   return single;
}
#endif >//UNTITLED_SINGLETON_HUNGERY_H
// main文件中
   SingletonHungry* single1 = SingletonHungry::GetSingleton();
   SingletonHungry* single2 = >SingletonHungry::GetSingleton();
 // 運(yùn)行結(jié)果帽驯，調(diào)用一次構(gòu)造函數(shù)，不調(diào)用析構(gòu)函數(shù)书闸。注意main文件里什么都不寫尼变，其實(shí)構(gòu)造函數(shù)也會(huì)被調(diào)用，就是這樣
 // SingletonHungry* single1 = SingletonHungry::GetSingleton();
 // SingletonHungry* single2 = SingletonHungry::GetSingleton();

#ifndef UNTITLED_SINGLETON_LAZY_H
#define UNTITLED_SINGLETON_LAZY_H
// 懶漢模式
#include <mutex>
class SingleLazy{
private:
   static SingleLazy* single;
   SingleLazy() {cout << "constructor called!"; };
   SingleLazy(SingleLazy&);
   SingleLazy&operator=(const SingleLazy&);
   ~SingleLazy() {cout << "destructor called!"; };
   static std::mutex my_mutex;
public:
   static SingleLazy* GetSingleton()
   {
       if (single == NULL)
       {
           //這個(gè)鎖的保護(hù)范圍就是這個(gè)大括號(hào)中的內(nèi)容
           std::lock_guard<std::mutex> ml(my_mutex);
           if (single == NULL)
           {
               single = new SingleLazy();
           }
       }
       return single;
   }
};
std::mutex SingleLazy::my_mutex;
SingleLazy* SingleLazy::single = NULL;

#endif //UNTITLED_SINGLETON_LAZY_H

書中進(jìn)階思路：定義構(gòu)造函數(shù)為private（只適用于單線程浆劲，多線程扔會(huì)創(chuàng)建多個(gè)） --- 在創(chuàng)建實(shí)例之前加同步鎖（lock(syncobj){if(instance == null) instance = new singleton;} 每次想要獲得實(shí)例享甸，還需要進(jìn)行同步鎖，非常耗時(shí)) --- 再多加一層判斷梳侨，先判斷實(shí)例是否存在蛉威，不存在再加鎖（if(instance == null) {lock(syncobj){if(instance == null) instance = new singleton;}}，代碼復(fù)雜走哺，容易出錯(cuò)）--- 強(qiáng)烈推薦的算法1：利用靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)初始化靜態(tài)變量蚯嫌，利用靜態(tài)函數(shù)只被調(diào)用一次的特性（只要調(diào)用類就會(huì)被創(chuàng)建，浪費(fèi)內(nèi)存丙躏，這個(gè)應(yīng)該是對(duì)應(yīng)下面餓漢模式择示，在調(diào)用頻繁的時(shí)候更有優(yōu)勢，相當(dāng)于空間換時(shí)間） --- 強(qiáng)烈推薦算法2：定義一個(gè)私有類型晒旅，只有在調(diào)用靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建實(shí)例時(shí)栅盲，該類型才會(huì)被調(diào)用（這個(gè)對(duì)應(yīng)下面的懶漢模式，在調(diào)用不頻繁時(shí)更有優(yōu)勢废恋，用時(shí)間換空間）谈秫。

書中代碼用的是c#扒寄，參考網(wǎng)上資料研究c++版本

https://www.cnblogs.com/sunchaothu/p/10389842.html, http://www.reibang.com/p/69eef7651667
https://www.cnblogs.com/xuelisheng/p/9744301.html

單例是設(shè)計(jì)模式的一種，其特點(diǎn)是只提供唯一一個(gè)類的實(shí)例拟烫，具有全局變量的特點(diǎn)该编，在任何位置都可以通過接口獲得那個(gè)唯一的實(shí)例。

具體應(yīng)用場景 1）設(shè)備管理器硕淑，系統(tǒng)中可能有多個(gè)設(shè)備课竣，但是只有一個(gè)設(shè)備管理器身弊，用于管理設(shè)備驅(qū)動(dòng) 2）數(shù)據(jù)池什乙，用于緩存數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)惜颇，在一處寫八秃，多處讀取，或者在多處寫盗誊，多處讀取

基礎(chǔ)要點(diǎn) 1）全局只有一個(gè)實(shí)例洒疚，static特性鸠姨，同時(shí)禁止用戶自己聲明并定義實(shí)例（將構(gòu)造函數(shù)定義為private） 2）線程安全 3）禁止賦值和拷貝 4）用戶通過接口獲取實(shí)例：使用static類成員函數(shù)

c++實(shí)現(xiàn)單例模式的幾種方法：
餓漢模式：在單例類定義時(shí)就進(jìn)行實(shí)例化寂拆。用空間來換取時(shí)間奢米。本身就是線程安全的抓韩。
懶漢模式：顧名思義纠永，就是不到萬不得已不會(huì)去實(shí)例化類，也就是第一次用到類實(shí)例的時(shí)候才會(huì)去實(shí)例化谒拴。在訪問量較小時(shí)使用尝江，用時(shí)間來換取空間。

餓漢模式代碼

class Singelton{
private:
  Singelton(){
  }
  static Singelton *single;
public:
  static Singelton *GetSingelton();
};
// 餓漢模式的關(guān)鍵：初始化（實(shí)例化）
Singelton *Singelton::single = new Singelton();
Singelton *Singelton::GetSingelton(){
return single;
}

簡單懶漢模式代碼英上，這個(gè)單例模式只適用于單線程炭序，當(dāng)多線程時(shí)，其余線程可能判斷當(dāng)前對(duì)象是null創(chuàng)建新對(duì)象苍日，因此是線程不安全的（解決方法：加鎖）惭聂。同時(shí)，只有new對(duì)象相恃，沒有delete對(duì)象辜纲，容易造成內(nèi)存泄漏（解決方法：使用共享指針）

class Singleton{
private:
    Singleton(){};
    static Singelton *single;
public:
    static Singleton *GetSingleton();
};
Singleton *Singleton::single = nullpter; (與餓漢模式的區(qū)別點(diǎn)）
Singleton *Singleton::GetSingleton() {
    if (single == nullptr)
    {
        single = new Singleton();
    }
    return single;
}

雙檢鎖加只能指針懶漢模式，解決線程不安全和內(nèi)存泄漏問題拦耐。shared ptr在析構(gòu)的時(shí)候耕腾，其對(duì)應(yīng)的new出來的對(duì)象也會(huì)被delete掉，會(huì)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)杀糯。但是其實(shí)關(guān)于內(nèi)存泄漏的問題存在爭議扫俺，有說法，https://blog.csdn.net/stpeace/article/details/68953096?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1.nonecase&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1.nonecase
單例伴隨著進(jìn)程的生命周期固翰， 常駐內(nèi)存狼纬， 不需要程序員來釋放（實(shí)際上羹呵， 人為釋放是有風(fēng)險(xiǎn)的）。 如果進(jìn)程終結(jié)畸颅， 對(duì)應(yīng)的堆內(nèi)存自動(dòng)被回收担巩， 不會(huì)泄露。

class Singleton{
private:
    Singleton(){};
    Singleton(Singleton&){};
    Singleton& operator=(const Singleton&){};
    // static Singelton *single;
    static Ptr m_instance_ptr; // 實(shí)例改為智能指針
    static std::mutex m_mutex; // 加鎖
public:
    typedef std::shared_ptr<Singleton> Ptr;
    static Ptr GetSingleton();
};
Singleton::Ptr Singleton::m_instance_ptr = nullpter;
std::mutex Singleton::m_mutex;
Ptr Singleton::GetSingleton() {
    if (m_instance_ptr == nullptr){  // 如果判斷為空没炒，再加鎖判斷涛癌，不然加鎖判斷比較耗時(shí)
        std::lock_guard<std::mutex> lk(m_mutex);
        if(m_instance_ptr == nullpter)
        {
            m_instance_ptr = std::shared_ptr<Singleton>(new Singleton);
        }
        return m_instance_ptr;
    }
}

這種模式仍存在不足1）使用智能指針要求用戶也要用只能指針。同時(shí)用鎖也有開銷送火。更嚴(yán)重的是拳话，在某些平臺(tái)，雙檢鎖會(huì)失效种吸。具體解決不研究了弃衍，參考https://www.cnblogs.com/sunchaothu/p/10389842.html

【c++拾遺】c++內(nèi)存區(qū) 參考鏈接 https://blog.csdn.net/aheadkeeper/article/details/105038740
在c++中，內(nèi)存分為5個(gè)區(qū)坚俗，分別為堆镜盯，棧，自由存儲(chǔ)區(qū)猖败，全局/靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)和常量存儲(chǔ)區(qū)
堆：由new分配的內(nèi)存塊速缆，他們的釋放編譯器不管，由程序來控制恩闻，一般一個(gè)new對(duì)應(yīng)一個(gè)delete艺糜。如果程序員沒有釋放掉，在程序結(jié)束幢尚，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)回收破停。
棧：就是編譯器在需要的時(shí)候分配，在不需要的時(shí)候自動(dòng)清理的空間尉剩。里面變量包括局部變量真慢，函數(shù)參數(shù)等。
自由存儲(chǔ)區(qū)： 由malloc分配的內(nèi)存塊理茎，與堆相似黑界，不過是用free來進(jìn)行釋放
全局/靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)：全局變量和靜態(tài)變量都被分配在同一塊內(nèi)存中
常量存儲(chǔ)區(qū)：存放常量
int\* p = new int[5]; 中即用到了堆又用到了棧。程序會(huì)先確定在堆中分配內(nèi)存的大小功蜓，調(diào)用operatenew來分配一塊內(nèi)存區(qū)园爷。然后返回內(nèi)存區(qū)首地址，為指針值式撼，存在棧中童社。釋放內(nèi)存時(shí)要注意告訴編譯器這是一塊數(shù)組delete []p

【c++拾遺】 static關(guān)鍵字(修飾類，方法著隆，變量扰楼，靜態(tài)塊）參考鏈接： https://www.cnblogs.com/XuChengNotes/p/10403523.html

c++中static用法分為面向過程的static用法（面向函數(shù)和變量）和面向?qū)ο蟮膕tatic用法（面向類）

面向過程的static用法 1）靜態(tài)全局變量 2）靜態(tài)局部變量 3）靜態(tài)函數(shù)
靜態(tài)變量都在全局?jǐn)?shù)據(jù)分配區(qū)呀癣，包括靜態(tài)全局變量和靜態(tài)局部變量。把全局變量改為靜態(tài)全局變量是改變其作用域弦赖，限制其使用范圍只在本文件中项栏。將局部變量改為全局變量是改變其存儲(chǔ)方式，進(jìn)而改變其生存期蹬竖。
1）靜態(tài)全局變量
在全局變量之前沼沈，加上static，這個(gè)變量就被定義為靜態(tài)全局變量币厕。具有以下特點(diǎn) a.該變量在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存 b.未經(jīng)初始化的靜態(tài)全局變量會(huì)被程序自動(dòng)初始化成0 c.靜態(tài)全局變量在聲明他的整個(gè)文件是可見的列另，在文件外是不可見的
靜態(tài)全局變量與普通全局變量：
共同點(diǎn)：都存在全局變量區(qū)，都是靜態(tài)存儲(chǔ)旦装，就是編譯的時(shí)候就分配好空間页衙。
不同點(diǎn)：動(dòng)態(tài)全局變量的作用域?yàn)檎麄€(gè)源程序，當(dāng)一個(gè)源程序有多個(gè)源文件阴绢，動(dòng)態(tài)全局變量在各個(gè)文件中都有效店乐。但是靜態(tài)全局變量只在自己定義的文件中有效。靜態(tài)函數(shù)也是為了限制其作用域呻袭，只在本文件中可見眨八，其余文件中可以定義同名函數(shù)，不會(huì)發(fā)生沖突棒妨。
2）靜態(tài)局部變量
通常情況下踪古，在函數(shù)體內(nèi)定義一個(gè)變量含长，每當(dāng)程序運(yùn)行到該語句就會(huì)給局部變量分配棧內(nèi)存券腔。但隨著程序退出函數(shù)體，棧內(nèi)存會(huì)被釋放拘泞，局部變量也會(huì)因此失效纷纫。但是有時(shí)候，我們需要在兩次調(diào)用之間對(duì)變量值進(jìn)行保存陪腌，用靜態(tài)局部變量就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能辱魁。
特點(diǎn)：a. 在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)分配空間 b. 在程序首次執(zhí)行到聲明處時(shí)被初始化，之后不會(huì)再進(jìn)行初始化 c.如果沒有顯式初始化诗鸭，會(huì)被程序自動(dòng)初始化成0 d.靜態(tài)局部變量作用域?yàn)榫植孔饔糜蛉敬亍５谴鎯?chǔ)是在全局存儲(chǔ)區(qū)，知道程序運(yùn)行結(jié)束强岸。
3）靜態(tài)函數(shù)
聲明只在本文件中可見锻弓，不會(huì)被其余文件使用。在其余文件中定義同名函數(shù)蝌箍，不會(huì)發(fā)生沖突青灼。

面向?qū)ο蟮膕tatic方法 1）靜態(tài)數(shù)據(jù)成員 2）靜態(tài)成員函數(shù) 3）靜態(tài)類
1）靜態(tài)數(shù)據(jù)成員
對(duì)于非靜態(tài)暴心，每個(gè)類都有自己的拷貝。為靜態(tài)數(shù)據(jù)成員杂拨，無論這個(gè)類的對(duì)象被定義了多少個(gè)专普，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員在程序中只有一份拷貝，由所有成員共享弹沽。
靜態(tài)數(shù)據(jù)成員初始化形式與其余數(shù)據(jù)成員不同檀夹，＜數(shù)據(jù)類型＞＜類名＞::＜靜態(tài)數(shù)據(jù)成員名＞=＜值＞。若靜態(tài)數(shù)據(jù)成員為public屬性策橘，其訪問格式＜類對(duì)象名＞.＜靜態(tài)數(shù)據(jù)成員名＞ 或 ＜類類型名＞::＜靜態(tài)數(shù)據(jù)成員名＞
2）靜態(tài)成員函數(shù)
與靜態(tài)數(shù)據(jù)成員一樣击胜，靜態(tài)成員函數(shù)不是具體為某一個(gè)類的對(duì)象服務(wù)。普通成員函數(shù)一般隱藏一個(gè)this指針役纹，指向?qū)ο蟊旧砼妓ぃ庆o態(tài)成員函數(shù)不與任何對(duì)象聯(lián)系，因此其不具有this指針促脉。因此辰斋，靜態(tài)成員函數(shù)無法訪問非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和其余非靜態(tài)成員函數(shù)。但是非靜態(tài)成員函數(shù)可以訪問靜態(tài)成員函數(shù)和成員變量瘸味。
3）靜態(tài)類
靜態(tài)類只能包含靜態(tài)成員類型宫仗，不能進(jìn)行實(shí)例化，不能被繼承旁仿，不能在外部進(jìn)行new操作藕夫。相當(dāng)于一個(gè)sealed abstract類。
注意事項(xiàng)：
1)靜態(tài)成員函數(shù)只能訪問靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和其余靜態(tài)成員函數(shù)枯冈。靜態(tài)成員函數(shù)不能被定義為虛函數(shù)
2）靜態(tài)數(shù)據(jù)成員是靜態(tài)存儲(chǔ)的毅贮，因此必須進(jìn)行初始化，且初始化的方式與普通數(shù)據(jù)成員不同
靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的初始化需要在類外進(jìn)行尘奏，前面不加static滩褥。且不能在頭文件中進(jìn)行，避免頭文件被多次引用炫加，造成多次定義瑰煎。

【c++拾遺】智能指針 參考鏈接 https://blog.csdn.net/k346k346/article/details/81478223

auto_ptr, unique_ptr, shared_ptr, weak_ptr。其中auto_ptr已被廢棄俗孝，使用unique_ptr替代酒甸。c++中，new在動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理中為對(duì)象分配空間赋铝，并返回一個(gè)指向該對(duì)象的指針插勤，可以對(duì)對(duì)象進(jìn)行初始化。delete接受一個(gè)動(dòng)態(tài)對(duì)象指針，銷毀該對(duì)象饮六，并釋放與之關(guān)聯(lián)的內(nèi)存其垄。但是動(dòng)態(tài)內(nèi)存使用，有時(shí)候容易忘記釋放卤橄，導(dǎo)致內(nèi)存泄漏绿满，有時(shí)候在還在使用的時(shí)候就釋放了，導(dǎo)致引用非法內(nèi)存指針窟扑。為了更容易管理動(dòng)態(tài)內(nèi)存喇颁，c++提供智能指針管理動(dòng)態(tài)對(duì)象。智能指針可以自動(dòng)釋放其所指向的內(nèi)存空間嚎货。

1）unique是c++ 11引入橘霎，替代不安全的auto。unique是定義在頭文件<memory>中的智能指針殖属。他持有對(duì)對(duì)象的獨(dú)有權(quán) --- 兩個(gè)unique不能指向同一個(gè)對(duì)象姐叁。他無法復(fù)制到其余的unique，也無法通過傳值傳遞到函數(shù)洗显。
2）shared是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的共享所有權(quán)智能指針外潜，允許多個(gè)指針指向同一個(gè)對(duì)象，通用定義在頭文件<memory>中挠唆。
3）weak被設(shè)計(jì)為和shared共同工作处窥，用于觀測shared的使用情況，可以用來判斷管理的shared資源是否被釋放玄组，解決shared循環(huán)問題滔驾。

智能指針的選用指南：
1）如果程序要使用多個(gè)指向同一個(gè)對(duì)象的指針，用shared俄讹。具體情況包括
a. 將參數(shù)作為參數(shù)或函數(shù)返回值進(jìn)行傳遞
b. 兩個(gè)對(duì)象都包含指向第三個(gè)對(duì)象的指針
c. stl容器包含指針（不是很明白）
2）如果程序不需要多個(gè)指向同一個(gè)對(duì)象的指針哆致，用unique。如果函數(shù)使用new分配內(nèi)存颅悉，并返回該內(nèi)存的指針沽瞭，將其返回類型聲明為unique是不錯(cuò)的選擇迁匠，用該指針負(fù)責(zé)delete剩瓶。

【c++拾遺】看到的兩種寫單例互斥的鎖模式
參考鏈接：https://blog.csdn.net/xy_cpp/article/details/81910513

1）pthread_mutex_t
互斥鎖，主要有pthread_mutex_init城丧，pthread_mutex_destory延曙，pthread_mutex_lock，pthread_mutex_unlock幾個(gè)函數(shù)完成鎖的初始換亡哄，鎖的銷毀枝缔，上鎖和釋放鎖操作。
使用方法：
pthread_mutex_t mutex ;（定義）
pthread_mutex_init(&mutex,NULL);（初始化）
pthread_mutex_lock(&mutex); （上鎖）
pthread_mutex_unlock(&mutex); （釋放鎖）
pthread_mutex_destroy(&mutex); （銷毀鎖）
2）lock_guard
mutex互斥量是一個(gè)類，這個(gè)類有一個(gè)lock()方法和一個(gè)unlock()方法愿卸。如果第一次運(yùn)行了lock方法而沒有運(yùn)行unlock灵临，第二次運(yùn)行l(wèi)ock的時(shí)候會(huì)卡在這里，只有當(dāng)運(yùn)行了unlock方法后趴荸，第二次lock方法才會(huì)通過儒溉。運(yùn)用這種鎖的機(jī)制可以保障兩端代碼獨(dú)立運(yùn)行。lock和unlock必須成對(duì)出現(xiàn)发钝，不能多寫也不能少寫顿涣。
std::mutex my_mutex_1;
my_mutex_1.lock();
要保護(hù)的代碼塊
my_mutex_1.unlock();

lock_quard()是一個(gè)類模板，代替lock和unlock酝豪。將需要保護(hù)的代碼用一個(gè)大括號(hào)括起來涛碑，然后在大括號(hào)的第一句定義
std::mutex my_mutex_1;
{std::lock_guard<std::mutex> my_lock_guard(my_mutex_1)
要保護(hù)的代碼塊}

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