如何讓類對象只在棧（堆）上分配空間？

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昨天一個同窗去網易面試C++研發，問到了這麼一個問題：如何限制一個類對象只在棧（堆）上分配空間？

通常狀況下，編寫一個類，是能夠在棧或者堆分配空間。但有些時候，你想編寫一個只能在棧或者只能在堆上面分配空間的類。這能不能實現呢？仔細想一想，其實也是能夠滴。

在C++中，類的對象創建分爲兩種，一種是靜態創建，如A a；另外一種是動態創建，如A* ptr=new A；這兩種方式是有區別的。

• 靜態創建類對象：
  是由編譯器爲對象在棧空間中分配內存，是經過直接移動棧頂指針，挪出適當的空間，而後在這片內存空間上調用構造函數造成一個棧對象。使用這種方法，直接調用類的構造函數。

• 動態創建類對象：
  是使用new運算符將對象創建在堆空間中。這個過程分爲兩步，第一步是執行operator new()函數，在堆空間中搜索合適的內存並進行分配；第二步是調用構造函數構造對象，初始化這片內存空間。這種方法，間接調用類的構造函數。

那麼如何限制類對象只能在堆或者棧上創建呢？下面分別進行討論。

只能在堆上分配類對象

就是不能靜態創建類對象，即不能直接調用類的構造函數。

容易想到將構造函數設爲私有。在構造函數私有以後，沒法在類外部調用構造函數來構造類對象，只能使用new運算符來創建對象。然而，前面已經說過，new運算符的執行過程分爲兩步，C++提供new運算符的重載，實際上是隻容許重載operator new()函數，而operator new()函數只用於分配內存，沒法提供構造功能。所以，這種方法不能夠。

當對象創建在棧上面時，是由編譯器分配內存空間的，調用構造函數來構造棧對象。當對象使用完後，編譯器會調用析構函數來釋放棧對象所佔的空間。編譯器管理了對象的整個生命週期。若是編譯器沒法調用類的析構函數，狀況會是怎樣的呢？好比，類的析構函數是私有的，編譯器沒法調用析構函數來釋放內存。因此，編譯器在爲類對象分配棧空間時，會先檢查類的析構函數的訪問性，其實不光是析構函數，只要是非靜態的函數，編譯器都會進行檢查。若是類的析構函數是私有的，則編譯器不會在棧空間上爲類對象分配內存。

所以，將析構函數設爲私有，類對象就沒法創建在棧上了。

代碼以下：

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

試着使用A a;來創建對象，編譯報錯，提示析構函數沒法訪問。這樣就只能使用new操做符來創建對象，構造函數是公有的，能夠直接調用。類中必須提供一個destory函數，來進行內存空間的釋放。類對象使用完成後，必須調用destory函數。

上述方法的缺點：

1、沒法解決繼承問題。

若是A做爲其它類的基類，則析構函數一般要設爲virtual，而後在子類重寫，以實現多態。
所以析構函數不能設爲private。
還好C++提供了第三種訪問控制，protected。
將析構函數設爲protected能夠有效解決這個問題，類外沒法訪問protected成員，子類則能夠訪問。

2、類的使用很不方便，

使用new創建對象，卻使用destory函數釋放對象，而不是使用delete。
(使用delete會報錯，由於delete對象的指針，會調用對象的析構函數，而析構函數類外不可訪問。這種使用方式比較怪異。)

爲了統一，能夠將構造函數設爲protected，而後提供一個public的static函數來完成構造，這樣不使用new，而是使用一個函數來構造，使用一個函數來析構。

代碼以下，相似於單例模式：

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

這樣，調用create()函數在堆上建立類A對象，調用destory()函數釋放內存。

只能在棧上分配類對象

只有使用new運算符，對象纔會創建在堆上，所以，只要禁用new運算符就能夠實現類對象只能創建在棧上。
雖然你不能影響new operator的能力（由於那是C++語言內建的），可是你能夠利用一個事實：new operator 老是先調用 operator new，然後者咱們是能夠自行聲明重寫的。

所以，將operator new()設爲私有便可禁止對象被new在堆上。

代碼以下：

class A  
{  
private:  
    void* operator new(size_t t){}     // 注意函數的第一個參數和返回值都是固定的  
    void operator delete(void* ptr){} // 重載了new就須要重載delete  
public:  
    A(){}  
    ~A(){}  
};