我們知道，C++將內(nèi)存劃分為三個(gè)邏輯區(qū)域：堆、棧和靜態(tài)存儲區(qū)。既然如此，我稱位于它們之中的對象分別為堆對象，棧對象以及靜態(tài)對象。通常情況下，對象創(chuàng)建在堆上還是在棧上，創(chuàng)建多少個(gè)，這都是沒有限制的。但是有時(shí)會(huì)遇到一些特殊需求。

1.禁止創(chuàng)建棧對象

禁止創(chuàng)建棧對象，意味著只能在堆上創(chuàng)建對象。創(chuàng)建棧對象時(shí)會(huì)移動(dòng)棧頂指針以“挪出”適當(dāng)大小的空間，然后在這個(gè)空間上直接調(diào)用類的構(gòu)造函數(shù)以形成一個(gè)棧對象。而當(dāng)棧對象生命周期結(jié)束，如棧對象所在函數(shù)返回時(shí)，會(huì)調(diào)用其析構(gòu)函數(shù)釋放這個(gè)對象，然后再調(diào)整棧頂指針收回那塊棧內(nèi)存。在這個(gè)過程中是不需要operator new/delete操作的，所以將operator new/delete設(shè)置為private不能達(dá)到目的。

可以將構(gòu)造函數(shù)或析構(gòu)函數(shù)設(shè)為私有的，這樣系統(tǒng)就不能調(diào)用構(gòu)造/析構(gòu)函數(shù)了，當(dāng)然就不能在棧中生成對象了。這樣的確可以，但有一點(diǎn)需要注意，那就是如果我們將構(gòu)造函數(shù)設(shè)置為私有，那么我們也就不能用new來直接產(chǎn)生堆對象了，因?yàn)閚ew在為對象分配空間后也會(huì)調(diào)用它的構(gòu)造函數(shù)。所以，如果將構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)都聲明為private會(huì)帶來較大的副作用，最好的方法是將析構(gòu)函數(shù)聲明為private，而構(gòu)造函數(shù)保持為public。

再進(jìn)一步，將析構(gòu)函數(shù)設(shè)為private除了會(huì)限制棧對象生成外，還有其它影響嗎？是的，這還會(huì)限制繼承。如果一個(gè)類不打算作為基類，通常采用的方案就是將其析構(gòu)函數(shù)聲明為private。為了限制棧對象，卻不限制繼承，我們可以將析構(gòu)函數(shù)聲明為protected，這樣就兩全其美了。如下代碼所示：

class NoStackObject{ 
protected: 
 ~NoStackObject(){} 
public: 
 void destroy(){ 
  delete this ;//調(diào)用保護(hù)析構(gòu)函數(shù) 
 } 
};

上面的類在創(chuàng)建棧對象時(shí)，如NoStackObject obj;時(shí)編譯將會(huì)報(bào)錯(cuò)，而采用new的方式，編譯就會(huì)通過。需要注意一點(diǎn)的是，通過new創(chuàng)建堆對象時(shí)，在手動(dòng)釋放對象內(nèi)存時(shí)，我們需要調(diào)用其析構(gòu)函數(shù)，這時(shí)就需要一點(diǎn)技巧來輔助——引入偽析構(gòu)函數(shù)destory，如上面的代碼所示。

方法拓展。 

仔細(xì)一看，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)上面的方法讓人別扭。我們用new創(chuàng)建一個(gè)對象，卻不是用delete去刪除它，而是要用destroy方法。很顯然，用戶會(huì)不習(xí)慣這種怪異的使用方式。所以，可以將構(gòu)造函數(shù)也設(shè)為private或protected。這又回到了上面曾試圖避免的問題，即不用new，那么該用什么方式來生成一個(gè)對象了？我們可以用間接的辦法完成，即讓這個(gè)類提供一個(gè)static成員函數(shù)專門用于產(chǎn)生該類型的堆對象。（設(shè)計(jì)模式中的singleton模式就可以用這種方式實(shí)現(xiàn)。）讓我們來看看：

class NoStackObject { 
protected: 
 NoStackObject() { } 
 ~NoStackObject() { } 
public: 
 static NoStackObject* creatInstance() {
 return new NoStackObject() ;//調(diào)用保護(hù)的構(gòu)造函數(shù) 
} 
 void destroy() {
  delete this ;//調(diào)用保護(hù)的析構(gòu)函數(shù) 
 } 
};

現(xiàn)在可以這樣使用NoStackObject類了：

NoStackObject* hash_ptr = NoStackObject::creatInstance() ; 
... ... //對hash_ptr指向的對象進(jìn)行操作 
hash_ptr->destroy() ; 
hash_ptr = NULL ; //防止使用懸掛指針

現(xiàn)在感覺是不是好多了，生成對象和釋放對象的操作一致了。

2.禁止創(chuàng)建堆對象

我們已經(jīng)知道，產(chǎn)生堆對象的唯一方法是使用new操作，如果我們禁止使用new不就行了么。再進(jìn)一步，new操作執(zhí)行時(shí)會(huì)調(diào)用operator new，而operator new是可以重載的。方法有了，就是使new operator 為private，為了對稱，最好將operator delete也重載為private。

class NoStackObject{
private:
 static void* operator new(size_t size);
 static void operator delete(void* ptr);
};

//用戶代碼
NoStackObject obj0;    //OK
static NoStackObject obj1;  //OK
NoStackObject * pObj2 = new NoStackObject; //ERROR

如果也想禁止堆對象數(shù)組，可以把operator new[]和operator delete[]也聲明為private。

這里同樣在繼承時(shí)存在問題，如果派生類改寫了operator new和operator delete并聲明為public，則基類中原有的private版本將失效，參考如下代碼：

class NoStackObject{
protected:
 static void* operator new(size_t size);
 static void operator delete(void* ptr);
};


class NoStackObjectSon:public NoStackObject{
public:
 static void* operator new(size_t size){ //非嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)，僅作示意之用 
  return malloc(size);
 };
 static void operator delete(void* ptr){ //非嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)，僅作示意之用 
  free(ptr);
 };
};

//用戶代碼
NoStackObjectSon* pObj2 = new NoStackObjectSon; //OK

3.控制實(shí)例化對象的個(gè)數(shù)

在游戲設(shè)計(jì)中，我們采用類CGameWorld作為游戲場景的抽象描述。然而在游戲運(yùn)行過程中，游戲場景只有一個(gè)，也就是對CGameWorld對象的只有一個(gè)。對于對象的實(shí)例化，有一點(diǎn)是十分確定的：要調(diào)用構(gòu)造函數(shù)。所以，如果想控制CGameWorld的實(shí)例化對象只有一個(gè)，最簡單的方法就是將構(gòu)造函數(shù)聲明為private，同時(shí)提供一個(gè)static對象。如下：

class CGameWorld
{
public:
 bool Init();
 void Run();
private:
 CGameWorld();
 CGameWorld(const CGameWorld& rhs);

 friend CGameWorld& GetSingleGameWorld();
};

CGameWorld& GetSingleGameWorld()
{
 static CGameWorld s_game_world;
 return s_game_world;
}

這個(gè)設(shè)計(jì)有三個(gè)要點(diǎn)： 

 (1)類的構(gòu)造函數(shù)是private，阻止對象的建立；
 (2)GetSingleGameWorld函數(shù)被聲明為友元，避免了私有構(gòu)造函數(shù)引起的限制；
 (3)s_game_world為一個(gè)靜態(tài)對象，對象唯一。

當(dāng)用到CGameWorld的唯一實(shí)例化對象時(shí)，可以如下：

GetSingleGameWorld().Init();
GetSingleGameWorld().Run();

如果有人對GetSingleGameWorld是一個(gè)全局函數(shù)有些不爽，或者不想使用友元，將其聲明為類CGameWorld的靜態(tài)函數(shù)也可以達(dá)到目的，如下：

class CGameWorld
{
public:
 bool Init();
 void Run();
 static CGameWorld& GetSingleGameWorld();
private：
 CGameWorld();
 CGameWorld(const CGameWorld& rhs);
};

這就是設(shè)計(jì)模式中著名的單件模式：保證一個(gè)類僅有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)訪問它的全局訪問點(diǎn)。

如果我們想讓對象產(chǎn)生的個(gè)數(shù)不是一個(gè)，而是最大為N(N>0)個(gè)。可以在類內(nèi)部設(shè)置一個(gè)靜態(tài)計(jì)數(shù)變量，在調(diào)用構(gòu)造函數(shù)時(shí)，該變量加1，當(dāng)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)時(shí)，該變量減1。如下：

class CObject
{
public:
 CObject();
 ~CObject();
private:
 static size_t m_nObjCount;
 ...
};

CObject::CObject()
{
 if (m_nObjCount > N)
  throw;
 m_nObjCount++;
}

CObject::~CObject()
{
 m_nObjCount--;
}
size_t CObject::m_nObjCount;

掌握控制類的實(shí)例化對象個(gè)數(shù)的方法。當(dāng)實(shí)例化對象唯一時(shí)，采用設(shè)計(jì)模式中的單件模式；當(dāng)實(shí)例化對象為N(N>0)個(gè)時(shí)，設(shè)置計(jì)數(shù)變量是一個(gè)思路。

閱讀上面的示例代碼還需要注意拋出異常時(shí)沒有對象，即throw后沒有對象，有兩種含義： 

 （1）如果throw;在catch塊中或被catch塊調(diào)用的函數(shù)中出現(xiàn)，表示重新拋出異常。throw;表達(dá)式將重新拋出當(dāng)前正在處理的異常。 我們建議采用該形式，因?yàn)檫@將保留原始異常的多態(tài)類型信息。重新引發(fā)的異常對象是原始異常對象，而不是副本。

（2）如果throw;出現(xiàn)在非catch塊中，表示拋出不能被捕獲的異常，即使catch(…)也不能將其補(bǔ)捕獲。

4.小結(jié)

堆對象，棧對象以及靜態(tài)對象統(tǒng)稱為內(nèi)存對象，如果要把內(nèi)存對象理解的更為深入，推薦看看《深入探索C++對象模型》這本書。

以上就是c++如何控制對象的創(chuàng)建方式（禁止創(chuàng)建棧對象or堆對象）和創(chuàng)建的數(shù)量的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于c++控制對象的創(chuàng)建方式與數(shù)量的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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