用C++设计一个不能被继承的类

在Java 中定义了关键字final，被final修饰的类不能被继承。

首先想到的是在C++中，子类的构造函数会自动调用父类的构造函数。同样，子类的析构函数也会自动调用父类的析构函数。要想一个类不能被继承，只要把它的构造函数和析构函数都定义为私有函数。那么当一个类试图从它那继承的时候，必然会由于试图调用构造函数、析构函数而导致编译错误。

可是这个类的构造函数和析构函数都是私有函数了，怎样才能得到该类的实例呢？可以通过定义静态来创建和释放类的实例。基于这个思路，可以写出如下的代码：

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// Define a class which can't be derived from
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
class FinalClass1
{
public :
      static FinalClass1* GetInstance()
      {
            return new FinalClass1;
      }
 
      static void DeleteInstance( FinalClass1* pInstance)
      {
            delete pInstance;
            pInstance = 0;
      }
 
private :
      FinalClass1() {}
      ~FinalClass1() {}
};

这个类是不能被继承，但在总觉得它和一般的类有些不一样，使用起来也有点不方便。比如，只能得到位于堆上的实例，而得不到位于栈上实例。

能不能实现一个和一般类除了不能被继承之外其他用法都一样的类呢？办法总是有的，不过需要一些技巧。请看如下代码：

///////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Define a class which can't be derived from
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
template <typename T> 
class MakeFinal
{
      friend T;
 
private :
      MakeFinal() {}
      ~MakeFinal() {}
};
 
class FinalClass2 : virtual public MakeFinal<FinalClass2>
{
public :
      FinalClass2() {}
      ~FinalClass2() {}
};

这个类使用起来和一般的类没有区别，可以在栈上、也可以在堆上创建实例。尽管类MakeFinal<FinalClass2>的构造函数和析构函数都是私有的，但由于类FinalClass2是它的友元函数，因此在FinalClass2中调用MakeFinal<FinalClass2>的构造函数和析构函数都不会造成编译错误。

但当试图从FinalClass2继承一个类并创建它的实例时，却不同通过编译。

class Try : public FinalClass2
{
public :
      Try() {}
      ~Try() {}
};
 
Try temp; 

由于类FinalClass2是从类MakeFinal<FinalClass2>虚继承过来的，在调用Try的构造函数的时候，会直接跳过FinalClass2而直接调用MakeFinal<FinalClass2>的构造函数。非常遗憾的是，Try不是MakeFinal<FinalClass2>的友元，因此不能调用其私有的构造函数。

基于上面的分析，试图从FinalClass2继承的类，一旦实例化，都会导致编译错误，因此是FinalClass2不能被继承。这就满足了设计要求。

C++11中已经有了final关键字：它的作用是指定类的虚函数不能被该类的继承类重写（override），或者是指定一个类成为一个不能被继承的类（final class）。

struct A
{
    virtual void foo() final;
};
 
struct B final : A
{
    void foo(); // Error: foo cannot be overridden as it's final in A
};
 
struct C : B // Error: B is final
{
};