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[C++知识库]【c++】如何让一个对象只在栈(堆)上分配内存

在c++中,类的对象建立分为两种,一种是静态建立,比如

A a;

另一种是动态建立,比如

A* ptr = new A;

这两种方式是有区别的。

静态建立类对象: 是由编译器为对象在栈空间中分配内存,通过移动栈顶指针挪出适当的空间,然后在这片内存空间上调用构造函数形成一个栈对象。这种方式是直接调用类的构造函数。

动态建立类对象: 是用new关键字将对象建立在堆空间上,这个过程分两步走。首先是执行 operator new() 函数,在堆空间上搜索合适的内存并分配;第二步是调用构造函数构造对象,初始化这片内存空间。这种方式是间接的调用类的构造函数。

Heap(堆):堆的大小并不固定,可动态扩张或缩减。其分配由malloc()、new()等这类实时内存分配函数来实现。
Stack(栈):用来存储函数调用时的临时信息,如函数调用所传递的参数、函数的返回地址、函数的局部变量等。 在程序运行时由编译器在需要的时候分配,在不需要的时候自动清除。栈内存的申请和释放遵循LIFO(先进后出)。

只在栈上分配内存

只有使用new运算符,对象才会建立在堆上,因此,只要禁用new运算符就可以实现类对象只能建立在栈上。
虽然你不能影响new operator的能力(因为那是C++语言内建的),但是你可以利用一个事实:new operator 总是先调用 operator new,而后者我们是可以自行声明重写的。

因此,将operator new()设为私有即可禁止对象被new在堆上。

代码如下:

class A  
{  
private:  
    void* operator new(size_t t){}     // 注意函数的第一个参数和返回值都是固定的  
    void operator delete(void* ptr){} // 重载了new就需要重载delete  
public:  
    A(){}  
    ~A(){}  
};

只在堆上分配内存

就是不能静态建立类对象, 即不能直接调用类的构造函数。
首先要知道, 当对象建立在栈上面时, 是由编译器分配内存空间的,当对象使用完以后,编译器会调用析构函数来释放对象所占的空间。 实际上,编译器在为类对象分配栈空间时, 会检查类的析构函数的访问性(其他非静态函数也会检查),如果类的析构函数是私有的, 则编程器不会在栈空间上为类对象分配内存。 因此, 我们只需要将析构函数设为私有,类对象就无法建立在栈上了,如下所示:

class A{
public:
    A(){}
    void destroy(){delete this;}
private:
    ~A(){}
}

注意,由于new表达式会在分配内存以后调用构造函数,因此构造函数必须是公有的,同时由于delete此时无法访问私有的析构函数,因此必须提供一个destroy函数,来进行内存空间的释放。

存在问题:
1.无法解决继承问题:为了实现多态, 析构函数通常要设为virtual, 因此析构函数不能设为private,此时我们可以使用protected, 这样,子类可以访问析构函数,而外部无法访问。
2. new和destroy的对应关系容易引起误解,解决办法是将构造函数也设置为protected,然后提供一个create函数和destroy对应。

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