C++只在栈或堆上实例化对象

桃扇骨 2024-04-18 21:12 35阅读 0赞

# C++如何让类对象只能在堆（栈）上分配空间 #

一般情况下写一个类都是可以采用new在堆上分配空间，或直接采用 类名+对象名 的方式在栈上分配空间。但有时候，如果想让一个类只能在栈上或者堆上分配空间，又该怎么实现呢？

下面分别来介绍如何定义只能在栈上或堆上实例化的类。

注：  
1.静态实例化对象 如 A a;的步骤为：先由编译器为对象在栈空间分配内存，移动栈顶指针，挪出适当的空间，然后在这个空间上调用构造函数形成一个对象，在对象使用完之后，调用析构函数回收内存，栈顶指针减一。  
2.**动态实例化对象：new操作符，第一步执行operator new()函数在堆上分配一个内存，然后调用构造函数初始化这片空间。**

1.只能在栈上分配类对象  
**只有使用new运算符，对象才会建立在堆上，因此要禁用new运算符才能只在栈上分配空间。**但new操作符是C++内建的，所以必须要先认清一个事实即：**new operator总是先调用operator new,所以我们只要堆new操作符进行重载，并将它声明为private的，就能保证不能再使用new实例化对象**，如：

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

那么此时就不能再调用new操作符了。

# 2.只能在堆上实例化对象 #

容易想到的方法是将构造函数私有化，那么在类外就不能实例化对象，只能在类内提供一个共有函数使用new运算符返回一个对象，这也是典型的单例模式的由来，但在类外还是不能使用new操作符进行实例化。所以这种方法是行不通的。

所以考虑析构函数的私有化。因在栈上实例化对象之后，对象使用完毕之后自动调用析构函数，而new对象后，要手动调用delete函数才能执行对象的析构函数。  
所以当析构函数被私有化之后，若在栈上实例化对象，编译器先会检查该对象的析构函数是否可用，如果不可用，则会报错。在堆上释放对象时，若不调用delete就不会发现析构函数不可访问。

这就会引发另外一个问题，使用new操作符在堆上实例化的对象要怎么析构呢？解决办法就是，在类中自定义一个公有函数用来销毁对象，该函数调用delete操作符，这样就可以使用该函数销毁对象而不是直接使用delete操作符了。  
如：

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

在此，就可以使用new在堆上创建对象而使用destroy()析构对象了。

注意：采用这种方式后，类A不能用在继承体系当中。  
若A为基类，那么其析构函数就是virtual的（保证内存完全释放），子类必须要能重写该析构函数，但子类根本无法访问他，这是其一。其二，即使子类能够重写析构函数，若B是继承自A的子类，且声明了一个B类的对象b，那么此时若析构B，基类A不能被正确释放，导致内存泄露。