C++:特殊类设计和四种类型转换

一、特殊类设计

1.1 不能被拷贝的类

          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:

1、将拷贝构造函数与赋值运算符重载只声明不定义。(防自己人)

        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,而且如果定义了就可能导致成员函数进行内部拷贝了。

2、并且将其访问权限设置为私有即可。(防外人)

        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

class CopyBan
{
// ...
private:
CopyBan(const CopyBan& c);
CopyBan& operator=(const CopyBan& c);
//...
};

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=delete,表示让编译器删除掉该默认成员函数。

class CopyBan
{
// ...
CopyBan(const CopyBan& c)=delete;
CopyBan& operator=(const CopyBan& c)=delete;
//...
};

1.2 只能在堆上创建对象的类

思路1:

1. 将类的构造函数私有,拷贝构造声明成私有(可以直接delete掉)。防止别人调用拷贝在栈上生成对象。

      注意:拷贝构造可以直接delete掉,但是构造函数不行!!因为我们还需要利用构造函数在堆上创建对象。
2. 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。

     注意:这里涉及到的是先有鸡还是先有蛋的问题,因为如果不去创建这个对象就没有办法去调用他的构造函数,但是没有调用构造函数就没有办法创建对象。所以这里必须通过静态成员函数的返回值去构造堆对象。

class HeapOnly
{
public:static HeapOnly* CreateObject(){return new HeapOnly;}
private:HeapOnly(){};HeapOnly(const HeapOnly&) = delete;
};int main()
{HeapOnly*p = HeapOnly::CreateObject();return 0;
}

思路2:

1、相比较于上一种思路把构造函数私有、拷贝构造delete,也可以选择将析构函数给设成私有。

      析构函数设置成私有同样会导致对象无法在栈上进行创建。因为自定义类型在栈帧中销毁的时候会去自动调用他的析构函数,但是因为调不到所以会报错。

2、封装一个destory的成员函数,这样我们可以手动释放堆空间的资源。

      在堆上创建对象是用指针去接受,所以并不影响,但是内存需要我们去手动释放,因此我们需要封装destory的成员函数去调用delete,这样delete可以对应调用到析构函数。 这里有两个方案:一种是设置能静态成员函数(类域调用),一种是设置成普通成员函数(对象自己调用)。

class HeapOnly
{
public://方案1 static void Destroy(HeapOnly* hp){delete hp;}//方案2void Destroy(){delete this;}
private:~HeapOnly() {};
};int main()
{//HeapOnly H; 调不到析构函数,无法创建//静态成员函数释放HeapOnly* ptr = new HeapOnly;HeapOnly::Destroy(ptr);//普通成员函数释放HeapOnly* ptr2 = new HeapOnly;ptr2->Destroy();return 0;
}

1.3 只能在栈上创建对象的类

1、new和delete是全局的运算符重载函数,因此我们只要将这两个给禁用掉,就不会在堆上创建对象。

      需了解具体声明:void* operator new(size_t size) 和 void operator delete(void* p) 。实现类专属的operator new和delete 这样new这个类对象时,operator new就会调用这个,不会调全局的。

	class StackOnly{public:static StackOnly CreateObj(){return StackOnly();}// 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:int _a;};int main(){StackOnly obj;//StackOnly* s = new StackOnly;}

但是没有办法去禁用C语言的相关函数。 

1.4 不能被继承的类

C++98:

构造函数私有化,这样子类调用不到父类的构造函数,无法实现继承

class NonInherit
{
public:
static NonInherit GetInstance()
{
return NonInherit();
}
private:
NonInherit()
{}
};

C++11:

直接用final关键字,可以使得该类无法被继承

class A final
{
// ....
};

1.5 控制可创建对象数量的类

设置一个静态int变量count,每创建一个对象就--count

class singleclass
{
public:static singleclass* getsingleclass(){if (count > 0){count--;return new singleclass();}else{cout << "实例化失败" << endl;return nullptr;}}
private:static int count;singleclass() {};
};
int singleclass::count = 1;int main()
{singleclass* s1 = singleclass::getsingleclass();singleclass* s2 = singleclass::getsingleclass();
}

二、类型转换

2.1 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。


1、隐式类型转换:编译器在编译阶段自动进行,能转就转,不能转就编译失败。相近类型才可以进行隐式类型转换 比如int和double 他们本质上都是表示数据的大小。

int i = 1;
// 隐式类型转换
double d = i;

 double d=i :首先会产生一个double类型的临时对象接收i,然后将临时对象拷贝给d。

2、显式类型转化:需要用户自己处理。需要有一定的关联性。比如int和int*

int i = 1;
int* p = &i;
// 显示的强制类型转换
int address = (int)p;
printf("%x, %d\n", p, address);
return 0;

缺陷: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

2.2 C++中的类型转换

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

2.2.1 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(相近类型用static_cast->意义相似的类型)

int main()
{double d = 12.34;int a = static_cast<int>(d);cout << a << endl;return 0;
}

 2.2.2 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(一定的关联,但是意义不相似的的类型用reinterpret_cast

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;
}

2.2.3 const_cast

       const_cast最常用的用途就是删除变量的const属性,方便做赋值操作(const_cast的类型必须是对象的指针或者引用)

int main()
{const int a = 2;int* p = const_cast<int*>(&a);*p = 3;cout << a << endl;cout << *p << endl;cout << &a << endl;cout << p << endl;//cout的缺陷char ch = 'x';cout << &ch << endl;return 0;
}

思考:为什么*p被修改了,a却没有被修改??

       因为常量被存到寄存器中了,所以其实改变的是内存中的a,但是不是寄存器中的a。这其实是一种优化,如果我们想要去掉这种优化,用volatile关键字(告诉编译器不要优化,直接从内存中读取) 

2.2.4 dynamic_cast(针对父类指针或引用的向下转型)

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nullptr。

思考:

1、为什么父类和子类明明是两种类型,但是向上转型不需要转换呢??

class A
{
public:virtual void f() {}int _a = 0;
};class B : public A
{public:int _b = 1;
};int main()
{B objb;A obja = objb;A& ra = objb;double d = 1.1;const int& i = d;return 0;
}

2、为什么向下转型是不安全的??

      因为子类的指针或引用如果是父类对象,那么会存在一部分的越界!!!

3、为什么 dynamic_cast只能用于父类含有虚函数的类

        dynamic_cast转换是在运行时进行转换,因为只有对于这种类层次结构,才应该将派生类的地址赋给基类指针。运行时转换就需要知道类对象的信息(继承关系等)。C++对象模型中,对象实例最前面的就是虚函数表指针,通过这个指针可以获取到该类对象的所有虚函数,包括父类的。因为派生类会继承基类的虚函数表,所以通过这个虚函数表,我们就可以知道该类对象的父类,在转换的时候就可以用来判断对象有无继承关系。

  所以虚函数对于正确的基类指针转换为子类指针是非常重要的。

4、dynamic_cast的使用原理

       父类指针或引用如果本来指向的是子类的对象,那么类型转化是安全的,如果原本指向的是父类的对象,那么转化是不安全的(有越界,但是编译器检查不出来),所以dynamic_cast可以帮助我们去判断这种情况,如果不符合安全转化的条件,就会返回nullptr。

void fun(A* pa)
{//  向下转换:直接转换是不安全的// 如果pa是指向父类A对象,存在越界问题B* ptr = dynamic_cast<B*>(pa);if (ptr!=nullptr){ptr->_a++;ptr->_b++;}else{cout << "转换失败" << endl;}
}int main()
{// 向下转换规则:父类对象不能转换成子类对象,但是父类指针和引用可以转换子类指针和引用B b1;A a;B b;fun(&a);fun(&b);return 0;
}

2.3 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

3、为了提供更安全、更明确的类型转换,使得代码意图更为清晰

       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。因此C++的转化风格并非强制性的,只不过是程序员之间的一种规范。

2.4 RTTI

RTTI:Run-time Type identification的简称,即:运行时类型识别。RTTI只适用于包含虚函数的类
C++通过以下方式来支持RTTI:
1. typeid运算符(返回指出对象类型的值)
2. dynamic_cast运算符(根据虚基表判断有无继承关系,并判断是否可以转化)
3. decltype(推断表达式返回值的类型)

2.5 相关面试题

1. C++中的4中类型转化分别是:_________、_________、_________、________

2.描述四种类型转化各自的应用场景。


本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/846797.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

linux 内核映像差异介绍:vmlinux、zImage、zbImage、image、uImage等

一、背景 Linux内核是整个Linux操作系统的核心部分&#xff0c;它是一个负责与硬件直接交互的软件层&#xff0c;并且提供多种服务和接口&#xff0c;让用户程序能够方便地使用硬件资源。 当我们编译自定义内核时&#xff0c;可以将其生成为以下内核映像之一&#xff1a;vmli…

[每日一练]关于上升的温度查询

该题目来自于力扣&#xff1a; 197. 上升的温度 - 力扣&#xff08;LeetCode&#xff09; 题目要求&#xff1a; 表&#xff1a; Weather ------------------------ | Column Name | Type | ------------------------ | id | int | | recordDate | …

Java网络编程从入门到精通:深入探索与实践指南

Java网络编程从入门到精通&#xff1a;深入探索与实践指南 在数字化时代的浪潮中&#xff0c;Java网络编程已成为连接世界的桥梁。本文将从四个方面、五个方面、六个方面和七个方面&#xff0c;带你领略Java网络编程的魅力&#xff0c;助你实现从入门到精通的飞跃。 四个方面…

AP9185内置 MOS 管升压型恒流驱动芯片

概述 AP9185是一款高效率、高精度的升压型大功率LED灯恒流驱动器芯片。AP9185内置高精度误差放大器&#xff0c;固定关断时间控制电路&#xff0c;恒流驱动电路等&#xff0c;特别适合大功率、多个高亮度LED灯串的恒流驱动。AP9185通过调节外置的电流采样电阻&#xff0c;能控…

WordPress博客主题触屏版社区源码

下载地址&#xff1a;WordPress博客主题触屏版社区源码

【Java面试】八、MyBatis篇

文章目录 1、MyBatis执行流程2、MyBatis延迟加载使用3、MyBatis延迟加载的原理4、MyBatis的一级、二级缓存4.1 一级缓存4.2 二级缓存4.3 注意点 5、面试 1、MyBatis执行流程 从mybatis-config.xml读取配置&#xff08;数据库连接信息&#xff0c;xml映射文件&#xff09; 构建…

LeetCode 算法:无重复字符的最长子串c++

原题链接&#x1f517;&#xff1a;无重复字符的最长子串 难度&#xff1a;中等⭐️⭐️ 题目 给定一个字符串 s &#xff0c;请你找出其中不含有重复字符的最长子串的长度。 示例 1: 输入: s “abcabcbb” 输出: 3 解释: 因为无重复字符的最长子串是 “abc”&#xff0c;所…

讯飞开发平台—语音听写模块使用

查看博文&#xff1a;讯飞开发平台—语音听写模块使用-CSDN博客

透视 static 和 extern 对函数的重大影响

目录 一、生命周期和作用域1、生命周期2、作用域 二、static 的影响1、static的作用2、static 修饰局部变量 三、extern 的魔力四、static 与 extern 的协同与冲突1、static修饰全局变量2、static修饰函数 在 C 语言的世界里&#xff0c; static 和 extern 这两个关键字在函数的…

[图解]企业应用架构模式2024新译本讲解07-表模块4

1 00:00:00,360 --> 00:00:07,030 这里面实际上就是通过一个方法&#xff0c;一个操作来封装了 2 00:00:08,790 --> 00:00:10,630 它不直接就操纵这里面 3 00:00:10,640 --> 00:00:12,070 不是直接把里面露出来 4 00:00:14,990 --> 00:00:20,430 产品ID进来&…

为Ubuntu18.04云服务器创建sudo用户

目录 1 背景2 问题3 解决 1 背景 昨天购买了一个Ubuntu18.04的云服务器&#xff0c;登录进去只有root账号&#xff0c;新建一账号james,用james账号登录后&#xff0c;提示没有james主目录&#xff0c;进入/home目录一看&#xff0c;还真没有。既然没有那就创建一个。 2 问题 …

Java -集合(Set接口)

Set接口 1 特点 ​ 无序且不可重复 2 三种实现类的数据类型与特点 ​ a. HashSet ​ 数据结构&#xff1a;hash表&#xff08;一维数组&#xff09; ​ 特点&#xff1a;无序且不可重复 ​ b. LinkedHashSet ​ 数据结构&#xff1a;双向链表 ​ 特点&#xff1a;有序且去重&…

C语言:结构体和共用体

一.简述 结构体和共用体是C语言中两种重要的用户自定义数据类型&#xff0c;用于将不同类型的数据组合在一起。它们在内存布局、用途和访问方式上都有显著的区别和一些相似点。以下是详细的介绍&#xff1a; Ⅰ结构体 定义 struct Example {int a;float b;char c;}; ①内存布…

【MySQL数据库】:MySQL内外连接

目录 内外连接和多表查询的区别 内连接 外连接 左外连接 右外连接 简单案例 内外连接和多表查询的区别 在 MySQL 中&#xff0c;内连接是多表查询的一种方式&#xff0c;但多表查询包含的范围更广泛。外连接也是多表查询的一种具体形式&#xff0c;而多表查询是一个更…

R语言绘图 --- 气泡图(Biorplot 开发日志 --- 4)

「写在前面」 在科研数据分析中我们会重复地绘制一些图形&#xff0c;如果代码管理不当经常就会忘记之前绘图的代码。于是我计划开发一个 R 包&#xff08;Biorplot&#xff09;&#xff0c;用来管理自己 R 语言绘图的代码。本系列文章用于记录 Biorplot 包开发日志。 相关链接…

【全开源】种草分享|动态朋友圈|瀑布流|uniapp

一款基于FastadminThinkPHP和Uniapp开发的种草分享评论点赞消息提醒系统&#xff0c;发布动态&#xff0c;分享种草生活&#xff0c;可以收藏关注点赞&#xff0c;消息提醒&#xff0c;同时支持H5/小程序/app多端。 ​让每一次互动都不再错过&#x1f514; &#x1f331; 种草…

代码随想录算法训练营第二十五天| 216. 组合总和 III、17. 电话号码的字母组合

[LeetCode] 216. 组合总和 III [LeetCode] 216. 组合总和 III 文章解释 [LeetCode] 216. 组合总和 III 视频解释 题目: 找出所有相加之和为 n 的 k 个数的组合&#xff0c;且满足下列条件&#xff1a; 只使用数字1到9每个数字 最多使用一次 返回 所有可能的有效组合的列表 。该…

Fiink的简单学习一

一 相关大数据概念 1.1 根据时间 1.实时计算&#xff1a; 数据实时处理&#xff0c;结果实时存储 是一种持续、低时延、事件触发的任务 2.离线计算&#xff1a; 数据延迟处理&#xff0c;结果N1模式(昨天的数据今天存储) 是一种批量、高时延、主动发起的计算任务 1.2 处…

算法金 | 再见,支持向量机 SVM!

大侠幸会&#xff0c;在下全网同名「算法金」 0 基础转 AI 上岸&#xff0c;多个算法赛 Top 「日更万日&#xff0c;让更多人享受智能乐趣」 一、SVM概述 定义与基本概念 支持向量机&#xff08;SVM&#xff09;是一种监督学习模型&#xff0c;用于解决分类和回归问题。它的核…

软件杯 题目:基于卷积神经网络的手写字符识别 - 深度学习

文章目录 0 前言1 简介2 LeNet-5 模型的介绍2.1 结构解析2.2 C1层2.3 S2层S2层和C3层连接 2.4 F6与C5层 3 写数字识别算法模型的构建3.1 输入层设计3.2 激活函数的选取3.3 卷积层设计3.4 降采样层3.5 输出层设计 4 网络模型的总体结构5 部分实现代码6 在线手写识别7 最后 0 前言…