今天面試被問(wèn)到了這個(gè)單例模式常用到的技術(shù)手段，下面進(jìn)行分析：
        很多情況下要求當(dāng)前的程序中只有一個(gè)object。例如一個(gè)程序只有一個(gè)和數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，只有一個(gè)鼠標(biāo)的object。通常我們都將構(gòu)造函數(shù)的聲明置于public區(qū)段，假如我們將其放入private區(qū)段中會(huì)發(fā)生什么樣的后果？這意味著什么？
        當(dāng)我們?cè)诔绦蛑新暶饕粋€(gè)對(duì)象時(shí)，編譯器為調(diào)用構(gòu)造函數(shù)(如果有的話)，而這個(gè)調(diào)用將通常是外部的，也就是說(shuō)它不屬于class對(duì)象本身的調(diào)用，假如構(gòu)造函數(shù)是私有的，由于在class外部不允許訪問(wèn)私有成員，所以這將導(dǎo)致編譯出錯(cuò)。
        然而，對(duì)于class本身，可以利用它的static公有成員，因?yàn)樗鼈儶?dú)立于class對(duì)象之外，不必產(chǎn)生對(duì)象也可以使用它們。
        此時(shí)因?yàn)闃?gòu)造函數(shù)被class私有化，所以我們要?jiǎng)?chuàng)建出對(duì)象，就必須能夠訪問(wèn)到class的私有域；這一點(diǎn)只有class的成員可以做得到；但在我們建構(gòu)出其對(duì)象之前，怎么能利用它的成員呢？static公有成員，它是獨(dú)立于class對(duì)象而存在的，“我們”可以訪問(wèn)得到。假如在某個(gè)static函數(shù)中創(chuàng)建了該class的對(duì)象，并以引用或者指針的形式將其返回（這里不以對(duì)象返回，主要是構(gòu)造函數(shù)是私有的，外部不能創(chuàng)建臨時(shí)對(duì)象），就獲得了這個(gè)對(duì)象的使用權(quán)。
下面是例子：

class OnlyHeapClass 
{ 
public: 
  static OnlyHeapClass* GetInstance() 
  { 
    // 創(chuàng)建一個(gè)OnlyHeapClass對(duì)象并返回其指針 
    return (new OnlyHeapClass); 
  } 
  void Destroy(); 
private: 
  OnlyHeapClass() { } 
  ~OnlyHeapClass() {} 
}; 
 
int main() 
{ 
  OnlyHeapClass *p = OnlyHeapClass::GetInstance(); 
  ... // 使用*p 
  delete p; 
  return 0; 
} 

 
        這個(gè)例子使用了私有構(gòu)造函數(shù)，GetInstance()作為OnlyHeapClass的靜態(tài)成員函數(shù)來(lái)在內(nèi)存中創(chuàng)建對(duì)象：由于要跨函數(shù)傳遞并且不能使用值傳遞方式，所以我們選擇在堆上創(chuàng)建對(duì)象，這樣即使getInstance()退出，對(duì)象也不會(huì)隨之釋放，可以手動(dòng)釋放。
        構(gòu)造函數(shù)私有化的類的設(shè)計(jì)保證了其他類不能從這個(gè)類派生或者創(chuàng)建類的實(shí)例，還有這樣的用途：例如，實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)class：它在內(nèi)存中至多存在一個(gè)，或者指定數(shù)量個(gè)的對(duì)象（可以在class的私有域中添加一個(gè)static類型的計(jì)數(shù)器，它的初值置為0，然后在GetInstance()中作些限制：每次調(diào)用它時(shí)先檢查計(jì)數(shù)器的值是否已經(jīng)達(dá)到對(duì)象個(gè)數(shù)的上限值，如果是則產(chǎn)生錯(cuò)誤，否則才new出新的對(duì)象，同時(shí)將計(jì)數(shù)器的值增1.最后，為了避免值復(fù)制時(shí)產(chǎn)生新的對(duì)象副本，除了將構(gòu)造函數(shù)置為私有外，復(fù)制構(gòu)造函數(shù)也要特別聲明并置為私有。
        如果將構(gòu)造函數(shù)設(shè)計(jì)成Protected，也可以實(shí)現(xiàn)同樣的目的，但是可以被繼承。
        另外如何保證只能在堆上new一個(gè)新的類對(duì)象呢？只需把析構(gòu)函數(shù)定義為私有成員。
        原因是C++是一個(gè)靜態(tài)綁定的語(yǔ)言。在編譯過(guò)程中，所有的非虛函數(shù)調(diào)用都必須分析完成。即使是虛函數(shù)，也需檢查可訪問(wèn)性。因些，當(dāng)在棧上生成對(duì)象時(shí)，對(duì)象會(huì)自動(dòng)析構(gòu)，也就說(shuō)析構(gòu)函數(shù)必須可以訪問(wèn)。而堆上生成對(duì)象，由于析構(gòu)時(shí)機(jī)由程序員控制，所以不一定需要析構(gòu)函數(shù)。保證了不能在棧上生成對(duì)象后，需要證明能在堆上生成它。這里OnlyHeapClass與一般對(duì)象唯一的區(qū)別在于它的析構(gòu)函數(shù)為私有。delete操作會(huì)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)。所以不能編譯。
        那么如何釋放它呢？答案也很簡(jiǎn)單，提供一個(gè)成員函數(shù)，完成delete操作。在成員函數(shù)中，析構(gòu)函數(shù)是可以訪問(wèn)的。當(dāng)然detele操作也是可以編譯通過(guò)。

void OnlyHeapClass::Destroy() { 
  delete this; 
} 

        構(gòu)造函數(shù)私有化的類的設(shè)計(jì)可以保證只能用new命令在堆中來(lái)生成對(duì)象，只能動(dòng)態(tài)的去創(chuàng)建對(duì)象，這樣可以自由的控制對(duì)象的生命周期。但是，這樣的類需要提供創(chuàng)建和撤銷的公共接口。
        另外重載delete，new為私有可以達(dá)到要求對(duì)象創(chuàng)建于棧上的目的，用placement new也可以創(chuàng)建在棧上。

補(bǔ)充：
1.為什么要自己調(diào)用呢？對(duì)象結(jié)束生存期時(shí)不就自動(dòng)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)了嗎？什么情況下需要自己調(diào)用析構(gòu)函數(shù)呢？  
        比如這樣一種情況，你希望在析構(gòu)之前必須做一些事情，但是用你類的人并不知道， 那么你就可以重新寫一個(gè)函數(shù)，里面把要做的事情全部做完了再調(diào)用析構(gòu)函數(shù)。 這樣人家只能調(diào)用你這個(gè)函數(shù)析構(gòu)對(duì)象，從而保證了析構(gòu)前一定會(huì)做你要求的動(dòng)作。

2.什么情況下才用得著只生成堆對(duì)象呢？
        堆對(duì)象就是new出來(lái)的，相對(duì)于棧對(duì)象而言。什么情況下要new，什么情況下在棧里面 提前分配，無(wú)非就是何時(shí)該用動(dòng)態(tài)，何時(shí)該用靜態(tài)生成的問(wèn)題。這個(gè)要根據(jù)具體情況具體分析。比如你在一個(gè)函數(shù)里面事先知道某個(gè)對(duì)象最多只可能10個(gè)，那么你就可以 定義這個(gè)對(duì)象的一個(gè)數(shù)組。10個(gè)元素，每個(gè)元素都是一個(gè)棧對(duì)象。如果你無(wú)法確定數(shù) 字，那么你就可以定義一個(gè)這個(gè)對(duì)象的指針，需要?jiǎng)?chuàng)建的時(shí)候就new出來(lái)，并且用list 或者vector管理起來(lái)。

        類中“私有”權(quán)限的含義就是：私有成員只能在類域內(nèi)被訪問(wèn)，不能在類域外進(jìn)行訪問(wèn)。

        把析構(gòu)函數(shù)定義為私有的，就阻止了用戶在類域外對(duì)析構(gòu)函數(shù)的使用。這表現(xiàn)在如下兩個(gè)方面：

        1. 禁止用戶對(duì)此類型的變量進(jìn)行定義，即禁止在棧內(nèi)存空間內(nèi)創(chuàng)建此類型的對(duì)象。要?jiǎng)?chuàng)建對(duì)象，只能用 new 在堆上進(jìn)行。

        2. 禁止用戶在程序中使用 delete 刪除此類型對(duì)象。對(duì)象的刪除只能在類內(nèi)實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)只有類的實(shí)現(xiàn)者才有可能實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)象的 delete，用戶不能隨便刪除對(duì)象。如果用戶想刪除對(duì)象的話，只能按照類的實(shí)現(xiàn)者提供的方法進(jìn)行。

        可見(jiàn)，這樣做之后大大限制了用戶對(duì)此類的使用。一般來(lái)說(shuō)不要這樣做；通常這樣做是用來(lái)達(dá)到特殊的目的，比如在 singleton 的實(shí)現(xiàn)上。

PS：構(gòu)造函數(shù)為什么不能是虛函數(shù)
另外再來(lái)說(shuō)一下構(gòu)造函數(shù)和虛函數(shù)的區(qū)別：
       1. 從存儲(chǔ)空間角度，虛函數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)指向vtable虛函數(shù)表的指針，這大家都知道，可是這個(gè)指向vtable的指針其實(shí)是存儲(chǔ)在對(duì)象的內(nèi)存空間的。問(wèn)題出來(lái)了，如果構(gòu)造函數(shù)是虛的，就需要通過(guò) vtable來(lái)調(diào)用，可是對(duì)象還沒(méi)有實(shí)例化，也就是內(nèi)存空間還沒(méi)有，怎么找vtable呢？所以構(gòu)造函數(shù)不能是虛函數(shù)。
        2. 從使用角度，虛函數(shù)主要用于在信息不全的情況下，能使重載的函數(shù)得到對(duì)應(yīng)的調(diào)用。構(gòu)造函數(shù)本身就是要初始化實(shí)例，那使用虛函數(shù)也沒(méi)有實(shí)際意義呀。所以構(gòu)造函數(shù)沒(méi)有必要是虛函數(shù)。虛函數(shù)的作用在于通過(guò)父類的指針或者引用來(lái)調(diào)用它的時(shí)候能夠變成調(diào)用子類的那個(gè)成員函數(shù)。而構(gòu)造函數(shù)是在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)自動(dòng)調(diào)用的，不可能通過(guò)父類的指針或者引用去調(diào)用，因此也就規(guī)定構(gòu)造函數(shù)不能是虛函數(shù)。
        3. 構(gòu)造函數(shù)不需要是虛函數(shù)，也不允許是虛函數(shù)，因?yàn)閯?chuàng)建一個(gè)對(duì)象時(shí)我們總是要明確指定對(duì)象的類型，盡管我們可能通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的基類的指針或引用去訪問(wèn)它但析構(gòu)卻不一定，我們往往通過(guò)基類的指針來(lái)銷毀對(duì)象。這時(shí)候如果析構(gòu)函數(shù)不是虛函數(shù)，就不能正確識(shí)別對(duì)象類型從而不能正確調(diào)用析構(gòu)函數(shù)。
        4. 從實(shí)現(xiàn)上看，vbtl在構(gòu)造函數(shù)調(diào)用后才建立，因而構(gòu)造函數(shù)不可能成為虛函數(shù)從實(shí)際含義上看，在調(diào)用構(gòu)造函數(shù)時(shí)還不能確定對(duì)象的真實(shí)類型（因?yàn)樽宇悤?huì)調(diào)父類的構(gòu)造函數(shù)）；而且構(gòu)造函數(shù)的作用是提供初始化，在對(duì)象生命期只執(zhí)行一次，不是對(duì)象的動(dòng)態(tài)行為，也沒(méi)有必要成為虛函數(shù)。
        5. 當(dāng)一個(gè)構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用時(shí)，它做的首要的事情之一是初始化它的VPTR。因此，它只能知道它是“當(dāng)前”類的，而完全忽視這個(gè)對(duì)象后面是否還有繼承者。當(dāng)編譯器為這個(gè)構(gòu)造函數(shù)產(chǎn)生代碼時(shí)，它是為這個(gè)類的構(gòu)造函數(shù)產(chǎn)生代碼——既不是為基類，也不是為它的派生類（因?yàn)轭惒恢勒l(shuí)繼承它）。所以它使用的VPTR必須是對(duì)于這個(gè)類的VTABLE。而且，只要它是最后的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用，那么在這個(gè)對(duì)象的生命期內(nèi)，VPTR將保持被初始化為指向這個(gè)VTABLE, 但如果接著還有一個(gè)更晚派生的構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用，這個(gè)構(gòu)造函數(shù)又將設(shè)置VPTR指向它的 VTABLE，等.直到最后的構(gòu)造函數(shù)結(jié)束。VPTR的狀態(tài)是由被最后調(diào)用的構(gòu)造函數(shù)確定的。這就是為什么構(gòu)造函數(shù)調(diào)用是從基類到更加派生類順序的另一個(gè)理由。但是，當(dāng)這一系列構(gòu)造函數(shù)調(diào)用正發(fā)生時(shí)，每個(gè)構(gòu)造函數(shù)都已經(jīng)設(shè)置VPTR指向它自己的VTABLE。如果函數(shù)調(diào)用使用虛機(jī)制，它將只產(chǎn)生通過(guò)它自己的VTABLE的調(diào)用，而不是最后的VTABLE（所有構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用后才會(huì)有最后的VTABLE）。

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