C++编程（五）单例模式 友元

一、单例模式

（一）概念

设计模式只是一种编程思想，没有固定的代码。
是面临一般问题的解决的方法。
如：单例模式、工厂模式、桥接模式…

单例指的是只有一个实例化对象

（二）实现方式

1. 饿汉式

饿汉式是加载时完成创建，无论用或者不用，单例对象一直存在
步骤：
构造函数私有化
使用私有的静态成员变量维护唯一的单例对象
定义公有的静态成员函数用于获取单例对象

#include 
using namespace std;
class MyClass
{
public:
    //定义公有的静态成员函数用于获取单例对象
    static MyClass& getObj(){
        return m1;
    }
    void print(){
        cout<<"m_a="<<m_a<<endl;
    }
private:
    //构造函数私有化
    MyClass(int a):m_a(a){
        cout<<"私有化构造函数"<<endl;
    }
    //使用私有的静态成员变量维护唯一的单例对象
    static MyClass m1;
    int m_a;
};
//静态成员变量的定义
MyClass MyClass::m1=100;

int main()
{
    MyClass &m=MyClass::getObj();
    MyClass &mm=MyClass::getObj();
    cout<<"&m ="<<&m<<endl;
    cout<<"&mm="<<&mm<<endl;
    m.print();
    mm.print();
    return 0;
}

输出结果：

2. 懒汉式

懒汉式是用时即创建，不用即销毁
步骤：
构造函数私有化
使用私有的静态成员指针变量维护唯一的单例对象
定义公有的静态成员函数用于获取单例对象（每次调用该函数，都返回唯一的指针）

#include 
using namespace std;
class MyClass
{
public:
    //定义公有的静态成员函数用于获取单例对象
    static MyClass* getObj(){
        if(NULL == m1){
            m1=new MyClass(100);
        }
        return m1;
    }
    void print(){
        cout<<"m_a="<<m_a<<endl;
    }
private:
    //构造函数私有化
    MyClass(int a):m_a(a){
        cout<<"私有化构造函数"<<endl;
    }
    //使用私有的静态成员指针变量维护唯一的单例对象
    static MyClass *m1;
    int m_a;
};
//静态成员变量的定义
MyClass* MyClass::m1=NULL;

int main()
{
    MyClass *m=MyClass::getObj();
    MyClass *mm=MyClass::getObj();
    cout<<"m ="<<m<<endl;
    cout<<"mm="<<mm<<endl;
    m->print();
    mm->print();
    return 0;
}

输出结果

二、友元

（一）概念

友元是C++中一种特殊的机制

（二）友元函数

1.概念

将一个全局函数作为一个类的友元函数，在类中将此函数用friend修饰，就是友元函数

友元函数打破类的封装性，友元可以访问类中的任何权限的成员

2.语法格式

class 类名{
访问控制权限：
	friend 返回值 函数名(形参名){}
}

• 注意：
• 友元函数是不受访问控制权限的限制，可以放在类中任意位置，但使用时一般放在开头。

3. 使用示例

访问静态成员变量

#include 
using namespace std;
class MyClass
{
    friend void print();
public:
    static int s_pub;
private:
    static int s_pri;
protected:
    static int s_pro;
};

//静态成员变量定义
int MyClass::s_pub=100;
int MyClass::s_pri=200;
int MyClass::s_pro=300;

//全局函数
void print(){
    cout<<"s_pub="<<MyClass::s_pub<<" ";
    cout<<"s_pri="<<MyClass::s_pri<<" ";
    cout<<"s_pro="<<MyClass::s_pro<<endl;
}

int main()
{
    print();
    return 0;
}

访问非静态成员变量

#include 
using namespace std;
class MyClass
{
    friend void print(MyClass &c);
public:
    int m_pub;
private:
    int m_pri;
protected:
    int m_pro;
};

void print(MyClass &c){
    c.m_pub=10;
    c.m_pri=20;
    c.m_pro=30;
    cout<<"m_pub="<<c.m_pub<<" ";
    cout<<"m_pri="<<c.m_pri<<" ";
    cout<<"m_pro="<<c.m_pro<<endl;
}

int main()
{
    MyClass m;
    print(m);
    return 0;
}

（三）友元成员函数

将一个类的成员函数作为另一个类的友元函数

（四）友元类

假设有两个类：类A 类B
类B作为类A的友元类，说明类B可以访问类A的公有权限

• 注：
• 友元关系不具有交换性：A是B的朋友，B不一定是A的朋友
• 友元关系不具有传递性
• 友元关系不能被继承
• 友元关系破坏了类的封装性，使访问控制权限失去了意义，因此实际开发时，不要过于依赖友元