C++中限制对象的申请

最近阅读Mitsuba的架构，有一个挺有意思的设计，开始没看明白。

下面，我把限制对象的申请分两个方面讲述：

1.限制对象在堆/栈上申请；

2.限制对象申请的个数。

//所有的资料，都可以在《more effective c++》上找到

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有一个基类Object，它的析构函数是protected访问权限的。并且，所有继承Object的类，都需要实现一个自己的protected的析构函数。

Mitsuba还特意解释了，这是为了防止在stack上构建Object的对象。

这是怎么回事呢？

”在栈上构建的对象有什么特点呢？首先，在定义对象的地方会自动构造，并在生命周期结束时自动析构。所以，只要让那些被隐式调用的构造动作和析构动作不合法，就可以了“

采用protected的目的是为了能够让类能够正常的被继承。但是！要保持子类也不能在栈上申请对象，必须保持子类的析构函数也是protected/private(若是private子类不能被继承，更多信息查看 http://www.cnblogs.com/wangpei0522/p/4460425.html)

我们把析构函数设为了不可访问的protected/private，直接调用delete操作符释放资源不会通过编译的！

为此，我们必须增加一个成员函数，在成员函数中使用delete释放资源。因为在成员函数内部，类的成员变得总是可见，所以delete能够成功执行。（Mitsuba中通过智能指针的方式释放资源。非常巧妙的设计）

 与防止在stack上构建对象的设计所对应的方案是

防止在heap上构建对象

亲爱的朋友，你肯定能想到设置operator new()的访问权限设置为protected/private，是吧？

可是有一个问题：

class onlyStack{
protected:
    void* operator new (size_t s)
    {

    }
    void operator delete(void* ptr)
    {

    }
private:
    int base_data;
};

class sets{
private:
    onlyStack s;
};
sets* sets_array = new sets[100];

上面的代码中，sets_array的定义语句发生了如下过程：

调用sets的operator new申请了一块heap上的内存，然后调用调用sets的构造函数，sets的构造函数再调用了onlyStack的构造函数。全程没有用到onlyStack的operator new。

我们并没有很好的办法解决这个问题，详见《more effective C++》 #27条款

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限制对象的个数

什么是限制对象的个数？

首先，如果我们限制对象可申请的个数为0的时，也就等价于不能申请对象。

每当产生一个对象，它的构造函数都会被调用，所以，如果我们声明它的构造函数为private，此对象便不能显示申请（这里的显示申请意味着，我们可以通过别的方式申请它，比如静态成员函数调用了构造函数，此成员函数就能申请此对象）。

还有什么？是的，抽象类也不能申请对象。我们可以定义一个纯虚函数，此对象就成为抽象类，便不能申请对象。

接下来，我们限制对象可申请的个数为1的时，也就是大名鼎鼎的单例模式。

 

继续扩展，我们限制对象可申请的个数为k，k是大于1的正整数。注意，此时的语义和前面的两个不太一样。可申请个数为0和1，只会出现不能申请和每次申请都只会那唯一的一个对象。

也就是说，当我们申请的对象个数大于k的时候，会出现错误，或者处理错误的行为，而不是返回已经存在的k个对象中的某一个。

简单说明下原理，我们在类中增加一个计数的数据成员，每次构造函数被调用就加一，析构函数被调用就减一。如果构造函数发现当前的计数成员已经等于最大值k，跳转到处理错误的情况。

在《more effective c++》的条款26有详细的讲解，但是，我觉得他讲得很繁琐，特别是考虑继承的情况。被继承后，应该要根据具体的应用环境来确定计数。

记得借鉴的是，通过private继承一个base counting class，该class是一个template类，为每个需要计数的class生成一套代码。

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以上。