C/C++知识要点6——定义只能在堆/栈上生成对象的类

在C++中，类的对象建立分为两种，一种是静态建立，如A a；另一种是动态建立，如A* ptr=new A；

区别：

静态建立一个类对象，是由编译器为对象在栈空间中分配内存，是通过直接移动栈顶指针，挪出适当的空间，然后在这片内存空间上调用构造函数形成一个栈对象。使用这种方法，直接调用类的构造函数。

动态建立类对象，是使用new运算符将对象建立在堆空间中。这个过程分为两步，第一步是执行operator new()函数，在堆空间中搜索合适的内存并进行分配；第二步是调用构造函数构造对象，初始化这片内存空间。这种方法，间接调用类的构造函数。

那么如何限制只能够在堆上或栈上生成对象呢？

首先来看在堆上或栈上生成对象的需要满足的条件：

栈上：在栈空间，由编译器管理对象的生命周期，因此，编译器会检查所有非静态对象的析构函数是否可以访问，若不能访问，则不能在栈上生成此对象。所以，破坏这个条件，将类的析构函数设置为私有，就限制了无法在栈上生成对象。

堆上：在堆上生成对象，使用new() 操作，分配内存并且调研构造函数进行初始化。重载new()操作，将其设置为私有，那么在类外就不能够进行内存空间分配，也就不能在堆上生成对象。

下面的详细分析见博客：http://blog.csdn.net/szchtx/article/details/12000867

1、只能建立在堆上
类对象只能建立在堆上，就是不能静态建立类对象，即不能直接调用类的构造函数。
容易想到将构造函数设为私有。在构造函数私有之后，无法在类外部调用构造函数来构造类对象，只能使用new运算符来建立对象。然而，前面已经说过，new运算符的执行过程分为两步，C++提供new运算符的重载，其实是只允许重载operator new()函数，而operator()函数用于分配内存，无法提供构造功能。因此，这种方法不可以。
当对象建立在栈上面时，是由编译器分配内存空间的，调用构造函数来构造栈对象。当对象使用完后，编译器会调用析构函数来释放栈对象所占的空间。编译器管理了对象的整个生命周期。如果编译器无法调用类的析构函数，情况会是怎样的呢？比如，类的析构函数是私有的，编译器无法调用析构函数来释放内存。所以，编译器在为类对象分配栈空间时，会先检查类的析构函数的访问性，其实不光是析构函数，只要是非静态的函数，编译器都会进行检查。如果类的析构函数是私有的，则编译器不会在栈空间上为类对象分配内存。

因此，将析构函数设为私有，类对象就无法建立在栈上了。代码如下：

class  A  
{  
public :  
    A(){}  
    void  destory(){ delete   this ;}  
private :  
    ~A(){}  
};

试着使用A a;来建立对象，编译报错，提示析构函数无法访问。这样就只能使用new操作符来建立对象，构造函数是公有的，可以直接调用。类中必须提供一个destory函数，来进行内存空间的释放。类对象使用完成后，必须调用destory函数。
上述方法的一个缺点就是，无法解决继承问题。如果A作为其它类的基类，则析构函数通常要设为virtual，然后在子类重写，以实现多态。因此析构函数不能设为private。还好C++提供了第三种访问控制，protected。将析构函数设为protected可以有效解决这个问题，类外无法访问protected成员，子类则可以访问。
另一个问题是，类的使用很不方便，使用new建立对象，却使用destory函数释放对象，而不是使用delete。（使用delete会报错，因为delete对象的指针，会调用对象的析构函数，而析构函数类外不可访问）这种使用方式比较怪异。为了统一，可以将构造函数设为protected，然后提供一个public的static函数来完成构造，这样不使用new，而是使用一个函数来构造，使用一个函数来析构。代码如下，类似于单例模式：



class  A  
{  
protected :  
    A(){}  
    ~A(){}  
public :  
    static  A* create()  
    {  
        return   new  A();  
    }  
    void  destory()  
    {  
        delete   this ;  
    }  
};

2、只能建立在栈上
只有使用new运算符，对象才会建立在堆上，因此，只要禁用new运算符就可以实现类对象只能建立在栈上。将operator new()设为私有即可。代码如下：


class  A  
{  
private :  
    void * operator  new ( size_t  t){}
    void  operator  delete ( void * ptr){}   
public :  
    A(){}  
    ~A(){}  
};

参考资料：http://blog.csdn.net/szchtx/article/details/12000867

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