C++中定义使用受限的类

1、只能在堆上使用的类

栈上对象通过自动调用析构函数释放空间，将该类的析构函数定义为private就可以阻止其被自动调用，从而阻止在栈上使用该类的对象，为了避免资源泄漏问题，在堆上使用该类的对象时我们必须手动调用其析构函数。代码如下。

#include <iostream>
using namespace std;

class CHeapOnly {
public:
    CHeapOnly() {
        cout << "Constructor of CHeapOnly" << endl;
    }
    void Destroy() const {
        delete this;
    }
private:
    ~CHeapOnly() {
        cout << "Destructor of CHeapOnly" << endl;
    }
};

int main() {
    CHeapOnly* pHeap = new CHeapOnly;
    pHeap->Destroy();

    //CHeapOnly objHeap; //error

    return 0;
}

2、只能在栈上使用的类

堆上对象的析构需要调用delete operator，delete operator会调用析构函数，然后调用operator delete，operator delete是函数且可以被重载，将operator delete定义为private就可以阻止堆上对象的析构，从而阻止其在堆上使用。类似的，我们可以将operator new定义为private阻止堆上创建该类的对象，因为堆上创建对象需要调用new operator，new operator会调用operator new，然后调用类的构造函数。

#include <iostream>
using namespace std;

class CStackOnly {
public:
    CStackOnly() {
        cout << "Constructor of CStackOnly" << endl;
    }
    ~CStackOnly() {
        cout << "Destrucotr of CStackOnly" << endl;
    }
private:
    void* operator new(size_t size) {
    }
    void operator delete(void * pointee) {
    }
};

int main() {
    CStackOnly objStack;

    //CStackOnly* pStack = new CStackOnly; //error

    return 0;
}

3、不能被继承的类

构建派生类对象时会调用基类的构造函数，将一个类的的构造函数定义为private就可以阻止被继承。那么如何生成该类的对象呢？这时可以一个工厂方法。

还有一种方法类似boost::noncopyable，代码如下，我们需要使用虚基类的性质，虚基类的构造是由most derived class负责，具体请参考《深度探索C++对象模型》第210页，书中指出“constructor的函数本体因而必须条件式地测试传进来的参数，然后决定调用或者不调用相关的virtual base class constructors”，也指出“只有当一个完整的class object被定义出来时，它才会被调用；如果object只是某个完整object的subject，它就不会被调用”，换句话说就是most-derived class才会调用虚基类的构造函数。

#include <iostream>
using namespace std;

class CNonderivable;
class CNonderivableHelper
{
private:
    friend class CNonderivable;
    CNonderivableHelper(){};
};
class CNonderivable:private virtual CNonderivableHelper {
public:
    CNonderivable(){};
    ~CNonderivable(){};
};

class Derived:public CNonderivable {

};

int main() {
    CNonderivable x;
    //Derived y; //error
    return 0;
}

4、不能执行拷贝或赋值的类

拷贝和赋值需要调用拷贝构造函数和赋值运算符，如果将这两个函数声明为private就可以阻止执行拷贝或赋值，更好的方法是像boost::noncopyable一样，或者使用C++中的delete关键词，然后继承这个类。需要注意的是，将拷贝构造函数和赋值运算符声明为private的，只能阻止用户代码不能拷贝这个类型的对象，但是友元和成员函数仍旧可以拷贝对象，为了阻止友元和成员函数进行拷贝，我们只能声明不能定义它们。

//方法1
class Uncopyable {
public:
    Uncopyable() {}

private:
    Uncopyable(const Uncopyable&);
    Uncopyable& operator=(const Uncopyable&);
};

//方法2
struct NonCopyable {
    NonCopyable() = default;
    NonCopyable(const NonCopyable&) = delete;
    NonCopyable& operator=(const NonCopyable&) = delete;
};

//使用时继承上面两个类中的某一个即可