C++. Сборник рецептов - [117]

private:
Singleton() {}

Таким образом, если кто-то попробует создать в куче или стеке новый singleton-класс, то он получит дружественную ошибку компилятора.

Теперь, когда статическая переменная для хранения единственного объекта Singleton создана, создание объектов Singleton ограничено с помощью ограничения конструкторов; все, что осталось сделать, — это предоставить клиентам способ доступа к единственному экземпляру объекта Singleton. Это делается с помощью статической функции-члена.

Singleton* Singleton::getInstance() {
 if (inst_ == NULL) {
  inst_ = new Singleton();
 }
 return(inst_);
}

Посмотрите, как это работает. Если указатель static Singleton равен NULL, создается объект. Если он уже был создан, то возвращается его адрес. Клиенты могут получить доступ к экземпляру Singleton, вызвав его статический метод.

Singleton* p1 = Singleton::getInstance();

И если вы не хотите, чтобы клиенты работали с указателями, то можно возвращать ссылку.

Singleton& Singleton::getInstance() {
 if (inst_ == NULL) {
  inst_ = new Singleton();
 }
 return(*inst_);
}

Важно здесь то, что в обоих случаях клиентам запрещено создавать экземпляры объекта Singleton, и создается единый интерфейс, который предоставляет доступ к единственному экземпляру.

Смотри также

Рецепт 8.3.

8.10. Создание интерфейса с помощью абстрактного базового класса

Проблема

Требуется определить интерфейс, который будет реализовываться производными классами, но концепция этого интерфейса является абстракцией и не должна наследоваться сама по себе.

Решение

Создайте абстрактный класс, который определяет интерфейс, объявляя, по крайней мере, одну из своих функций как чисто виртуальную (virtual). Создайте классы, производные от этого абстрактного класса, которые будут использовать различные реализации, обеспечивая при этом один и тот же интерфейс. Пример 8.10 показывает, как можно определить абстрактный класс для чтения настроечного файла.

Пример 8.10. Использование абстрактного базового класса

#include
#include
#include

using namespace std;

class AbstractConfigFile {
public:
 virtual ~AbstractConfigFile() {}
 virtual void getKey(const string& header,
  const string& key, strings val) const = 0;
 virtual void exists(const string& header,
  const string& key, strings val) const = 0;
};

class TXTConfigFile : public AbstractConfigFile {
public:
 TXTConfigFile() : in_(NULL) {}
 TXTConfigFile(istream& in) : in_(&in) {}
 virtual ~TXTConfigFile() {}
 virtual void getKey(const string& header,
  const string& key, strings val) const {}
 virtual void exists(const string& header,
  const strings key, strings val) const {}
protected:
 istream* in_;
};

class MyAppClass {
public:
 MyAppClass() : config_(NULL) {}
 ~MyAppClass() {}
 void setConfigObj(const AbstractConfigFile* p) {config_ = p;}
 void myMethod();
private:
 const AbstractConfigFile* config_;
};

void MyAppClass::myMethod() {
 string val;
 config_->getKey("Foo", "Bar", val);
 // ...
}

int main() {
 ifstream in("foo.txt");
 TXTConfigFile cfg(in);
 MyAppClass m;
 m.setConfigObj(&cfg);
 m.myMethod();
}

Обсуждение

Абстрактный базовый класс (часто называемый ABC — abstract base class) — это класс, для которого невозможно создать экземпляры, и, таким образом, он выполняет роль исключительно интерфейса. Класс является абстрактным, если он объявляет, по крайней мере, одну чисто виртуальную функцию или наследует функцию без реализации. Таким образом, если требуется создать экземпляр подкласса ABC, то он должен реализовать все виртуальные функции, что означает, что он будет поддерживать интерфейс, объявленный в ABC.

Подкласс, который наследуется от ABC (и реализует все его чисто виртуальные методы), поддерживает контракт, определенный интерфейсом. Рассмотрим классы MyAppClass и TXTConfigFile из примера 8.10. MyAppClass содержит указатель, который указывает на объект типа AbstractConfigFile.

const AbstractConfigFile* config_;

(Я сделал его const, потому что МуАррСlass не должен изменять настроечный файл, а только читать из него.) Пользователи могут указать используемый в MyAppClass настроечный файл с помощью функции установки значения setConfigObj.

Когда приходит время использовать в MyAppClass настроечный файл, как это делает MyAppClass::myMethod, можно вызвать любую из функций, объявленных в AbstractConfigFile, независимо от реально используемого типа настроечного файла. Это может быть TXTConfigFile, XMLConfigFile или любой другой, который наследуется от AbstractConfigFile.

Это полиморфное поведение является следствием наследования: если код ссылается на объект базового класса, вызов виртуальных функций для него приведет к их динамической переадресации и вызову правильных версий подкласса этого класса при условии, что реальный объект, на который ссылается код, является объектом этого подкласса. Но это происходит независимо от того, является ли базовый класс ABC или нет. Так в чем же разница?

Здесь имеется два различия. Чисто виртуальный класс (ABC, который не предоставляет никаких реализаций) служит только как контракт, которому должны подчиняться все подклассы, если требуется создавать их объекты. Часто это означает, что проверка на принадлежность подкласса к чисто интерфейсному классу может не сработать (что означает, что нельзя сказать, что объект подкласса является также и объектом базового класса), но что сработает проверка «ведет себя как». Это позволяет различать то, чем объект является, оттого, что он может сделать. Спасибо Супермену. Он человек, но он также и супергерой. Супергерои могут летать как птицы, но сказать, что супергерой — это птица, будет неверно. Иерархия классов для Супермена может выглядеть так, как это показано в примере 8.11.