1. 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。
C++98：
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。
class CopyBan
{
// ...
private:
CopyBan(const CopyBan&);
CopyBan& operator=(const CopyBan&);
//...
};
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。
C++11：
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。
class CopyBan
{
// ...
CopyBan(const CopyBan&) = delete;
CopyBan& operator=(const CopyBan&) = delete;
//...
};
2. 请设计一个类，只能在堆上创建对象
实现方式：
- 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。
- 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
但是怎么在堆上创建对象？用一个成员函数来在堆上创建对象（因为类内能访问私有成员中的构造函数，类外不可以），那为什么要用static修饰GetObj？这样就可以用类名::函数名来访问了，而不用创建一个对象才能访问这个ｓｔａｔｉｃ函数（因为你调用ｓｔａｔｉｃ函数之前创建的对象一定是在栈上的）
class HeapOnly
{
public:
static HeapOnly* CreateObject()//静态成员函数
{
return new HeapOnly;
}
private:
HeapOnly() {}
// C++98
// 1.只声明,不实现。因为实现可能会很麻烦，而你本身不需要
// 2.声明成私有
HeapOnly(const HeapOnly&)；
// C++11
HeapOnly(const HeapOnly&) = delete;
};
3. 请设计一个类，只能在栈上创建对象
将构造函数私有化，然后设计静态方法创建对象返回即可。
class StackOnly
{
public:
static StackOnly CreateObj()
{
return StackOnly();//匿名对象，生命周期有限
}
// 禁掉operator new可以把下面用new 调用拷贝构造申请对象给禁掉
// StackOnly obj = StackOnly::CreateObj();
// StackOnly* ptr3 = new StackOnly(obj);
void* operator new(size_t size) = delete;
void operator delete(void* p) = delete;
private:
StackOnly()
:_a(0)
{}
private:
int _a;
};
4. 请设计一个类，不能被继承
C++98：
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
class NonInherit
{
public:
static NonInherit GetInstance()
{
return NonInherit();
}
private:
NonInherit()
{}
};
C++11：
final关键字，final修饰类，表示该类不能被继承。
class A final
{
// ....
};
5. 请设计一个类，只能创建一个对象(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，也就是在main函数之前就创建唯一的一个实例对象
class Singleton
{
public:
static Singleton* GetInstance()//通过这个函数获取唯一对象的指针的函数
{
return &m_instance;
}
private:
// 构造函数私有
Singleton() {};
// C++98 防拷贝
Singleton(Singleton const&);
Singleton& operator=(Singleton const&);
// C++11防拷贝
Singleton(Singleton const&) = delete;
Singleton& operator=(Singleton const&) = delete;
static Singleton m_instance;
};
Singleton Singleton::m_instance; // 在程序入口之前就完成单例对象的初始化
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。
并且饿汉模式很简单，但是饿汉模式有很大的缺点：
可能会导致进程启动慢，且如果有多个单例类对象实例启动顺序不确定
就比如说：如果单例1和单例2同时创建，那么饿汉模式就无法控制顺序了，并且如果当单例对象过大时，main函数前就要申请资源，占用了资源，程序的启动就会变慢
所以说就有懒汉来解决了这个问题：
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。
相比较于饿汉模式，懒汉模式是第一次使用实例对象时，创建对象。进程启动无负载。多个单例实例启动顺序自由控制。 但是懒汉模式也确实复杂。
我们首先先构造框架：
class Singleton
{
public:
static Singleton* getinstance()
{
if(m_pinstance==nullptr)
{
m_pinstance = new Singleton();//如果没有实例化对象就实例化
}
return m_pinstance;
}
private:
//将构造函数私有
Singleton()
{}
//防拷贝
Singleton(const Singleton&);
Singleton& operator=(const Singleton&);
static Singleton* m_pinstance;//单例对象指针
};
但是大家想一想，现在的懒汉模式下会有什么问题呢？
如果有多个线程，那么在判断是否已经有实例对象时不就会发生阻塞的问题吗，所以我们需要上锁：
class Singleton
{
public:
static Singleton* getinstance()
{
if(m_pinstance==nullptr)//上双锁，提高效率，避免每次单例都进入解锁
{
mtx.lock();
if (m_pinstance == nullptr)
{
m_pinstance = new Singleton();//如果没有实例化对象就实例化
}
mtx.unlock();
}
return m_pinstance;
}
private:
//将构造函数私有
Singleton()
{}
//防拷贝
Singleton(const Singleton&);
Singleton& operator=(const Singleton&);
static Singleton* m_pinstance;//单例对象指针
static mutex mtx;//互斥锁
};
Singleton* Singleton::m_pinstance = nullptr;
mutex Singleton::mtx;
除此之外我们还需要进行析构，我们就定义一个静态成员变量，程序结束就调用这个析构函数，释放单例对象即可：
完整代码如下：
class Singleton
{
public:
static Singleton* getinstance()
{
if(m_pinstance==nullptr)//上双锁，提高效率，避免每次单例都进入解锁
{
mtx.lock();
if (m_pinstance == nullptr)
{
m_pinstance = new Singleton();//如果没有实例化对象就实例化
}
mtx.unlock();
}
return m_pinstance;
}
class gabo
{
public:
~gabo()
{
if (Singleton::m_pinstance)
delete Singleton::m_pinstance;
}
};
static gabo ga;//定义一个静态成员变量，用于程序结束自动调用析构释放单例对象
private:
//将构造函数私有
Singleton()
{}
//防拷贝
Singleton(const Singleton&);
Singleton& operator=(const Singleton&);
static Singleton* m_pinstance;//单例对象指针（静态成员声明）
static mutex mtx;//互斥锁（声明）
};
Singleton* Singleton::m_pinstance = nullptr;／／（静态成员定义）
mutex Singleton::mtx;
Singleton::gabo ga;
6. C语言中的类型转换
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
- 显式类型转化：需要用户自己处理
请看代码：
void Test()
{
int i = 1;
// 隐式类型转换
double d = i;
printf("%d, %.2f\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);
}
但是C语言的类型转换有很大的缺点：
转换的可视性比较差，所有的转换形式都是以一种相同形式书写，难以跟踪错误的转换
- 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
- 显式类型转换将所有情况混合在一起，代码不够清晰
7. C++的强制类型转换
标准C++为了加强类型转换的可视性，引入了四种命名的强制类型转换操作符：
static_cast、reinterpret_cast、const_cast、dynamic_cast
7.1 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
static_cast就是对应C语言的隐式类型转换只适用于相近类型的转换
例如：
int main()
{
double d = 12.34;
int a = static_cast<int>(d);
cout<<a<<endl;
return 0;
}
7.2 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
也就是说，reinterpret_cast和上面相反，适用于不相关类型之间的转换
例如：
int main()
{
double d = 12.34;
int a = static_cast<int>(d);
cout << a << endl;
// 这里使用static_cast会报错，应该使用reinterpret_cast
//int *p = static_cast<int*>(a);
int *p = reinterpret_cast<int*>(a);
return 0;
}
7.3 const_cast
const_cast最常用的用途就是删除变量的const属性，方便赋值
例如：
int main()
{
const int a = 2;
int* p = const_cast<int*>(&a);
*p = 3;
cout << *p << endl;
cout << a << endl;
}
看到结果大家可能会有疑惑，为什么我将*p以及赋值3了a还是2呢，其实这是因为编译器的优化，a在寄存器上存有信息，编译器自动调取了存取器上a的信息，所以才输出2，那么如何解决这个问题呢？
加上一个关键字volatile
volatile的作用就是不允许编译器优化，只能从内存中提取a
int main()
{
volatile const int a = 2;
int* p = const_cast<int*>(&a);
*p = 3;
cout << *p << endl;
cout << a << endl;
}
7.4 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)
但是要注意：
- dynamic_cast只能用于父类含有虚函数的类
- 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
例如：
class A
{
public:
virtual void f() {}
};
class B : public A
{};
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* pb1 = static_cast<B*>(pa);
B* pb2 = dynamic_cast<B*>(pa);
cout << "pb1:" << pb1 << endl;
cout << "pb2:" << pb2 << endl;
}
int main()
{
A a;
B b;
fun(&a);
fun(&b);
return 0;
}
其实当如果使用强制类型转换的话也可以，但是得是特殊的情况：
当指向子类对象时强制类型转换是安全的
我们可以用代码验证：
class A
{
public:
virtual void f() {}
};
class B : public A
{};
void fun(A* pa,const string s)
{
// 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* pb1 = (B*)(pa);
B* pb2 = dynamic_cast<B*>(pa);
cout << s << endl;
cout << "强制类型转化:" << pb1 << endl;
cout << "dynamic_cast:" << pb2 << endl;
}
int main()
{
A a;
B b;
fun(&a,"指向父类对象：");
fun(&b,"指向子类对象：");
return 0;
}
可以看到指向子类对象时强制类型转换是安全的
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
好了，今天的分享到这里就结束了，感谢大家的支持！
