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如何处理对象的创建和销毁？

article 2024/12/22 10:15:01

概念

处理对象的创建和销毁是软件开发中的核心问题，尤其是在确保资源管理、性能优化和代码清晰性方面。以下是一些常用的方法和设计模式，用于有效管理对象的创建和销毁。

方法

构造函数和析构函数

在C++等语言中，使用构造函数和析构函数是最常见的方式。构造函数用于初始化对象，而析构函数用于释放资源。

#include <iostream>  

class MyClass {  
public:  
    MyClass() { // 构造函数  
        std::cout << "Object created." << std::endl;  
    }  

    ~MyClass() { // 析构函数  
        std::cout << "Object destroyed." << std::endl;  
    }  
};  

int main() {  
    MyClass obj; // 创建对象，自动调用构造函数  
    // 当对象超出作用域时，析构函数被调用  
    return 0;  
}

工厂模式

通过工厂模式创建对象，可以简化对象创建的复杂性，解决多个类之间的依赖关系，并提高代码的可维护性。

简单工厂模式示例：

#include <iostream>  
#include <memory>  
#include <string>  

class Product {  
public:  
    virtual void use() = 0;  
    virtual ~Product() = default;  
};  

class ProductA : public Product {  
public:  
    void use() override {  
        std::cout << "Using Product A." << std::endl;  
    }  
};  

class ProductB : public Product {  
public:  
    void use() override {  
        std::cout << "Using Product B." << std::endl;  
    }  
};  

class SimpleFactory {  
public:  
    static std::unique_ptr<Product> createProduct(const std::string& type) {  
        if (type == "A") {  
            return std::make_unique<ProductA>();  
        } else if (type == "B") {  
            return std::make_unique<ProductB>();  
        }  
        return nullptr;  
    }  
};  

int main() {  
    auto product = SimpleFactory::createProduct("A");  
    if (product) {  
        product->use();  
    }  

    return 0;  
}

单例模式

单例模式确保一个类只有一个实例，并提供访问该实例的全局访问点，它适用于需要控制资源使用的场景。

class Singleton {  
private:  
    Singleton() { std::cout << "Singleton created." << std::endl; }  
    ~Singleton() { std::cout << "Singleton destroyed." << std::endl; }  

public:  
    // 禁止拷贝构造和赋值  
    Singleton(const Singleton&) = delete;  
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;  

    static Singleton& getInstance() {  
        static Singleton instance; // 静态局部变量  
        return instance;  
    }  
};  

int main() {  
    Singleton& s1 = Singleton::getInstance();  
    Singleton& s2 = Singleton::getInstance();  
    // s1 和 s2 是同一个实例  
    return 0; // 在程序结束时，唯一实例被销毁  
}

RAII（Resource Acquisition Is Initialization）

RAII 是 C++ 的一个关键特性，用于管理资源的创建和销毁。通过将资源的生命周期与对象的生命周期绑定，RAII 可以自动处理资源的释放。

#include <iostream>  
#include <memory>  

class Resource {  
public:  
    Resource() { std::cout << "Resource acquired." << std::endl; }  
    ~Resource() { std::cout << "Resource released." << std::endl; }  
};  

void useResource() {  
    Resource res; // 创建资源，资源在这个作用域结束时自动释放  
}  

int main() {  
    useResource(); // 资源将在函数结束时被销毁  
    return 0;  
}

智能指针

使用智能指针（如 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr）可以更好地管理对象的生命周期，防止内存泄漏。

#include <iostream>  
#include <memory>  

class MyClass {  
public:  
    MyClass() { std::cout << "MyClass created." << std::endl; }  
    ~MyClass() { std::cout << "MyClass destroyed." << std::endl; }  
};  

int main() {  
    std::unique_ptr<MyClass> ptr = std::make_unique<MyClass>(); // 自动管理内存  
    // 不需要手动 delete，ptr 超出作用域时会自动调用析构函数  
    return 0;  
}

依赖注入（Dependency Injection）

依赖注入通过将对象的创建与使用分离，简化了对象的管理，易于进行测试和维护。

#include <iostream>  
#include <memory>  

// 抽象接口  
class IService {  
public:  
    virtual void serve() = 0;  
    virtual ~IService() = default;  
};  

// 具体服务实现  
class ServiceA : public IService {  
public:  
    void serve() override {  
        std::cout << "Service A serving." << std::endl;  
    }  
};  

// 客户端  
class Client {  
private:  
    std::shared_ptr<IService> service;  

public:  
    Client(std::shared_ptr<IService> srv) : service(std::move(srv)) {}  
    void doSomething() {  
        service->serve();  
    }  
};  

int main() {  
    auto service = std::make_shared<ServiceA>();  
    Client client(service); // 注入依赖  
    client.doSomething();  
    
    return 0;  
}