C++之类作用域-编程知识

1、全局作用域

2、类作用域

2.1、设计模式之Pimpl

2.2、单例模式的自动释放

2.2.0、检测内存泄漏的工具valgrind

2.2.1、可以使用友元形式进行设计

2.2.2、内部类加静态数据成员形式

2.2.3、atexit方式进行

2.2.4、pthread_once形式

作用域可以分为类作用域、类名的作用域以及对象的作用域几部分内容。在类中定义的成员变量和成员函数的作用域是整个类，这些名称只有在类中（包含类的定义部分和类外函数实现部分）是可见的，在类外是不可见的，因此，可以在不同类中使用相同的成员名。另外，类作用域意味着不能从外部直接访问类的任何成员，即使该成员的访问权限是public，也要通过对象名来调用，对于static成员函数，要指定类名来调用。
如果发生“屏蔽”现象，类成员的可见域将小于作用域，但此时可借助this指针或“类名::”形式指明所访问的是类成员，这有些类似于使用::访问全局变量。例如:
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
int num = 1;
namespace wd
{int num = 20;class Example{public:void print(int num) const{cout << "形参num = " << num << endl;cout << "数据成员num = " << this->num << endl;cout << "数据成员num = " << Example::num << endl;cout << "命名空间中num = " << wd::num << endl;cout << "全局变量num = " << ::num << endl;}private:int num;};
}//end of namespace wdint main()
{wd::Example().print(100); //通过匿名对象调用print函数return 0;
}
和函数一样，类的定义没有生存期的概念，但类定义有作用域和可见域。使用类名创建对象时，首要的前提是类名可见，类名是否可见取决于类定义的可见域，该可见域同样包含在其作用域中，类本身可被定义在3种作用域内，这也是类定义的作用域。

1、全局作用域

在函数和其他类定义的外部定义的类称为全局类，绝大多数的 C++ 类是定义在该作用域中，我们在前面定义的所有类都是在全局作用域中，全局类具有全局作用域。

2、类作用域

一个类可以定义在另一类的定义中，这是所谓嵌套类或者内部类，举例来说，如果类A定义在类B中，如果A的访问权限是public，则A的作用域可认为和B的作用域相同，不同之处在于必须使用B::A的形式访问A的类名。当然，如果A的访问权限是private，则只能在类内使用类名创建该类的对象，无法在外部创建A类的对象。
#include<iostream>
using namespace std;
class Line
{
public:Line(int x1, int y1, int x2, int y2);void printLine() const;private:class Point{public:Point(int x = 0, int y = 0): _x(x), _y(y){}void print() const;private:int _x;int _y;};
private:Point _pt1;Point _pt2;
};
Line::Line(int x1, int y1, int x2, int y2): _pt1(x1, y1), _pt2(x2, y2)
{}
void Line::printLine() const
{_pt1.print();cout << " ---> ";_pt2.print();cout << endl;
}
void Line::Point::print() const
{cout << "(" << _x<< "," << _y<< ")";
}
int main()
{Line l1(1, 2, 3, 4);l1.printLine();return 0;
}
注意:由于Point是私有类,不能在类外对其进行访问:

如果是正确定义的:

2.1、设计模式之Pimpl

PImpl是Pointer to Implementation的缩写，也被称为“编译期实现”，是一种C++设计的模式。用于将类的实现细节与其公共接口分离开来。该模式的核心思想是通过一个指向类的实现的指针来隐藏类的实现细节，从而提高类的封装性和安全性。

PImpl是一种C++编程技巧，它将类的实现细节从对象表示中移除，放到一个分离的类中，并以一个不透明的指针进行访问。此技巧用于构造拥有稳定 ABI 的 C++ 库接口，及减少编译时依赖。

一.PImpl的好处
使用PImpl模式的好处是：

可以避免对实现细节的公开，从而减少了头文件中的依赖项和编译时间，并且使得类的实现可以更加灵活和方便地修改，而不会影响其公共接口。

在使用PImpl模式时，通常需要将类的实现细节封装在一个单独的结构体或类中，称为“实现类”或“pImpl类”，然后通过一个指向该实现类的指针来访问实现细节。这个指针通常作为类的私有成员变量，并在类的构造函数和析构函数中进行初始化和清理。这样，当类的实现细节发生变化时，只需要修改实现类而不需要修改公共接口，从而实现了类的高内聚低耦合的设计目标。

参考博客:

设计模式之Pimpl模式-CSDN博客https://blog.csdn.net/xhtchina/article/details/112795569?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522170865960916800227465939%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334..%2522%257D&request_id=170865960916800227465939&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~blog~sobaiduend~default-2-112795569-null-null.nonecase&utm_term=%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E6%A8%A1%E5%BC%8F%E4%B9%8BPimpl&spm=1018.2226.3001.4450

2.2、单例模式的自动释放

在类和对象那一章，我们看过单例模式，其中对象是由_pInstance指针来保存的，而在使用单例设计模式的过程中，也难免会遇到内存泄漏的问题。那么是否有一个方法，可以让对象自动释放，而不需要程序员自己手动去释放呢？在学习了嵌套类之后，我们就可以完美的解决这一问题。
在涉及到自动的问题时，我们很自然的可以想到：当对象被销毁时，会自动调用其析构函数。利用这一特性，我们可以解决这一问题。

2.2.0、检测内存泄漏的工具valgrind

" 安装方式：
$ sudo apt install valgrind
" 使用方式:
$ valgrind --tool=memcheck --leak-check=full ./test

2.2.1、可以使用友元形式进行设计

//1、友元实现单例对象的自动释放
class AutoRelease;
class Singleton
{friend AutoRelease;
public:static Singleton *getInstance()
{if(nullptr == _pInstance){_pInstance = new Singleton();}return _pInstance;}static void destroy(){if(_pInstance){delete _pInstance; //1、调用析构函数 2、operator delete_pInstance = nullptr;}}
private:Singleton(){cout << "Singleton()" << endl;}~Singleton(){cout << "~Singleton()" << endl;}
private:static Singleton *_pInstance;
};
Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr;
class AutoRelease
{
public:AutoRelease(){cout << "AutoRelease()" << endl;}~AutoRelease(){cout << "~AutoRelease()" << endl;if(Singleton::_pInstance){delete Singleton::_pInstance;//1、调用析构函数 2、operator deleteSingleton::_pInstance = nullptr;}}
};

2.2.2、内部类加静态数据成员形式

class Singleton
{
public:static Singleton * getInstance(){if(_pInstance == nullptr){_pInstance = new Singleton();}return _pInstance;}private:class AutoRelease{public:AutoRelease(){cout << "AutoRelease()" << endl;}~AutoReleas(){cout << "~AutoRelease()" << endl;if(_pInstance){delete _pInstance;_pInstance = nullptr;}}};
private:Singleton(){cout << "Singleton()" << endl;}~Singleton(){cout << "~Singleton()" << endl;}private:static Singleton *_pInstance;static AutoRelease  _auto;
};

2.2.3、atexit方式进行

class Singleton
{
public:static Singleton *getInstance(){//对于多线程环境，不安全if(nullptr == _pInstance){_pInstance = new Singleton();atexit(destroy);}return _pInstance;}static void destroy(){if(_pInstance){delete _pInstance;//1、调用析构函数 2、operator delete_pInstance = nullptr;}}
private:Singleton(){cout << "Singleton()" << endl;}~Singleton(){cout << "~Singleton()" << endl;}
private:static Singleton *_pInstance;
};
/* Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr; //饱汉模式(懒汉模式)*/
Singleton *Singleton::_pInstance = getInstance();//饿汉模式

2.2.4、pthread_once形式

//4、pthread_once,平台相关性的函数
class Singleton
{
public:static Singleton *getInstance(){pthread_once(&_once, init);return _pInstance;
}static void init(){_pInstance = new Singleton();atexit(destroy);}static void destroy(){if(_pInstance){delete _pInstance;//1、调用析构函数 2、operator delete_pInstance = nullptr;}}
private:Singleton(){cout << "Singleton()" << endl;}~Singleton(){cout << "~Singleton()" << endl;}
private:static Singleton *_pInstance;static pthread_once_t _once;
};
Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr; //饱汉模式(懒汉模式)
/* Singleton *Singleton::_pInstance = getInstance();//饿汉模式 */
pthread_once_t Singleton::_once = PTHREAD_ONCE_INIT;