【M26】限制某个class所能产生的对象数量

1、每当产生一个对象，必定调用构造方法。因此，禁止产生对象的做法就是，将所有的构造方法声明为private。

2、只有在类的内部才可以访问private成员，有两层含义：在类的内部可以访问this的private成员，同时可以访问同类对象的private成员。

3、将构造方法声明为private，只是限制了在外部调用构造方法产生对象，还是有办法可以产生对象。办法有：

　　a、类暴露一个static方法，在static方法内部调用private构造方法，产生对象返回。

　　b、在类中声明友元方法，或者友元类，这样的话，就可以访问该类的private构造方法。

4、考虑，只产生一个对象。该怎么办？使用友元方法，内部有static对象，返回static对象的引用。比如：只产生一个打印机。

　　在类中声明：friend Printer& thePrinter();

　　实现为：

　　printer& thePrinter()

　　{

　　　　static Printer p;

　　　　return p;

　　}

5、上面的方式有个问题，友元方法是个全局方法，意味着放大了作用域。有没有更好的办法呢？

　　a、第一个办法是，使用命名空间，将与Printer有关的内容放在这个命名空间内，这样就缩小了作用域。

　　b、第二个方法是，让类暴露一个static方法。如下：

　　在类中声明：static Printer& thePrinter();

　　实现为：

　　Printer& Printer::thePrinter()

　　{

　　　　static Printer p;

　　　　return p;

　　}

　　从封装的角度看，类本身表示一个范围，可以认为命名空间的意思。只不过，命名空间内的东西都是public，而类中可以细化为public，protected，private。

6、现在考虑，方法中的static对象。

　　a、首先一点，对于方法中的static对象，也就是local static对象，方法不被调用，static对象就绝不会产生。而对于non-local static对象（包括全局对象，命名空间内的对象，file作用域，class中的static对象），即使从未被调用，也要构造析构对象。从c++的角度看，不要为不使用的东西产生代价。因此，使用local static对象更好。

　　b、还有第二点，在一个编译单元内的static对象，C++保证按声明的顺序初始化，而对于不同编译单元内的static对象，顺序是不确定的，因此，程序员不能依赖某种初始化顺序。而对于，方法中的static对象，确定是第一次调用方法的时候，初始化static对象。

　　c、还有一点，这个方法不能声明为inline，思考为什么？这个方法中，使用static，目的就是，返回的引用都是这个static对象。假如使用inline，可认为编译器在每个调用的地方进行文本替换，这样的话，就会产生多个static对象，这明显不是我们所期望的。

7、现在考虑，更一般化的问题。比如，我们有5个打印机，如何限制产生的对象个数不能大于5？

　　在类中维护两个字段：已经产生的对象个数NumObjects和允许最多的对象个数MaxObjects，这两个字段对类和所有对象有意义，因此是static。每次构造对象的时候，检查NumObjects<MaxObjects，条件满足，++NumObjects，构造一个新对象返回。条件不满足，抛出一个异常。每次析构对象的时候，--NumObjects。

8、上面的方式，在调用构造方法的时候，对NumObjects累加。这将导致下面的两个问题：

　　a、考虑，ColorPrinter继承Printer，实例化ColorPrinter对象的时候，会调用Printer 的构造方法，对NumObjects累加，这不是我们所期望的。

　　b、考虑类A中内含Printer对象，A a1,a2; 导致调用Printer构造方法两次，这也不是我们所期望的。

9、怎么解决上面的问题？ 问题的关键是Printer对象在3种状态下生存：a、它自己；b、子类的父类成分中；c、内嵌于其它对象中。因此，解决的办法是，禁止后面的两种状态。也就是将构造方法声明为private。 构造方法声明为private，不能被继承，同时不能在外部调用构造方法构造对象。但同时，又必须产生对象给外部用，也就是上面的方法：类暴露static方法，或者类中声明友元方法或者友元类。

10、考虑下面的问题，如果有很多类似Printer的类，该怎么办呢？

　　把共用的代码放到父类中，父类负责管理对象的个数，因为可以对不同的类封装，因此父类是模板类。如下：

　　class Printer: private Counted<Printer>