c++控制對象創建方式和創建數量的方法

小編給大家分享一下c++控制對象創建方式和創建數量的方法，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

我們知道，C++將內存劃分為三個邏輯區域：堆、棧和靜態存儲區。既然如此，我稱位于它們之中的對象分別為堆對象，棧對象以及靜態對象。通常情況下，對象創建在堆上還是在棧上，創建多少個，這都是沒有限制的。但是有時會遇到一些特殊需求。

1.禁止創建棧對象

禁止創建棧對象，意味著只能在堆上創建對象。創建棧對象時會移動棧頂指針以“挪出”適當大小的空間，然后在這個空間上直接調用類的構造函數以形成一個棧對象。而當棧對象生命周期結束，如棧對象所在函數返回時，會調用其析構函數釋放這個對象，然后再調整棧頂指針收回那塊棧內存。在這個過程中是不需要operator new/delete操作的，所以將operator new/delete設置為private不能達到目的。

可以將構造函數或析構函數設為私有的，這樣系統就不能調用構造/析構函數了，當然就不能在棧中生成對象了。這樣的確可以，但有一點需要注意，那就是如果我們將構造函數設置為私有，那么我們也就不能用new來直接產生堆對象了，因為new在為對象分配空間后也會調用它的構造函數。所以，如果將構造函數和析構函數都聲明為private會帶來較大的副作用，最好的方法是將析構函數聲明為private，而構造函數保持為public。

再進一步，將析構函數設為private除了會限制棧對象生成外，還有其它影響嗎？是的，這還會限制繼承。如果一個類不打算作為基類，通常采用的方案就是將其析構函數聲明為private。為了限制棧對象，卻不限制繼承，我們可以將析構函數聲明為protected，這樣就兩全其美了。如下代碼所示：

class NoStackObject{ 
protected: 
 ~NoStackObject(){} 
public: 
 void destroy(){ 
  delete this ;//調用保護析構函數 
 } 
};

上面的類在創建棧對象時，如NoStackObject obj;時編譯將會報錯，而采用new的方式，編譯就會通過。需要注意一點的是，通過new創建堆對象時，在手動釋放對象內存時，我們需要調用其析構函數，這時就需要一點技巧來輔助——引入偽析構函數destory，如上面的代碼所示。

方法拓展。 

仔細一看，我們會發現上面的方法讓人別扭。我們用new創建一個對象，卻不是用delete去刪除它，而是要用destroy方法。很顯然，用戶會不習慣這種怪異的使用方式。所以，可以將構造函數也設為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對象了？我們可以用間接的辦法完成，即讓這個類提供一個static成員函數專門用于產生該類型的堆對象。（設計模式中的singleton模式就可以用這種方式實現。）讓我們來看看：

class NoStackObject { 
protected: 
 NoStackObject() { } 
 ~NoStackObject() { } 
public: 
 static NoStackObject* creatInstance() {
 return new NoStackObject() ;//調用保護的構造函數 
} 
 void destroy() {
  delete this ;//調用保護的析構函數 
 } 
};

現在可以這樣使用NoStackObject類了：

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

現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.禁止創建堆對象

我們已經知道，產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。再進一步，new操作執行時會調用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組，可以把operator new[]和operator delete[]也聲明為private。

這里同樣在繼承時存在問題，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){ //非嚴格實現，僅作示意之用 
  return malloc(size);
 };
 static void operator delete(void* ptr){ //非嚴格實現，僅作示意之用 
  free(ptr);
 };
};

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

3.控制實例化對象的個數

在游戲設計中，我們采用類CGameWorld作為游戲場景的抽象描述。然而在游戲運行過程中，游戲場景只有一個，也就是對CGameWorld對象的只有一個。對于對象的實例化，有一點是十分確定的：要調用構造函數。所以，如果想控制CGameWorld的實例化對象只有一個，最簡單的方法就是將構造函數聲明為private，同時提供一個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;
}

這個設計有三個要點： 

 (1)類的構造函數是private，阻止對象的建立；
 (2)GetSingleGameWorld函數被聲明為友元，避免了私有構造函數引起的限制；
 (3)s_game_world為一個靜態對象，對象唯一。

當用到CGameWorld的唯一實例化對象時，可以如下：

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

如果有人對GetSingleGameWorld是一個全局函數有些不爽，或者不想使用友元，將其聲明為類CGameWorld的靜態函數也可以達到目的，如下：

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

這就是設計模式中著名的單件模式：保證一個類僅有一個實例，并提供一個訪問它的全局訪問點。

如果我們想讓對象產生的個數不是一個，而是最大為N(N>0)個?？梢栽陬悆炔吭O置一個靜態計數變量，在調用構造函數時，該變量加1，當調用析構函數時，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;

掌握控制類的實例化對象個數的方法。當實例化對象唯一時，采用設計模式中的單件模式；當實例化對象為N(N>0)個時，設置計數變量是一個思路。

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

 （1）如果throw;在catch塊中或被catch塊調用的函數中出現，表示重新拋出異常。throw;表達式將重新拋出當前正在處理的異常。 我們建議采用該形式，因為這將保留原始異常的多態類型信息。重新引發的異常對象是原始異常對象，而不是副本。

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

以上是c++控制對象創建方式和創建數量的方法的所有內容，感謝各位的閱讀！相信大家都有了一定的了解，希望分享的內容對大家有所幫助，如果還想學習更多知識，歡迎關注億速云行業資訊頻道！