教你如何用C++創建一個特殊的類

    就語言而言，個人還是比較喜歡C++，盡管 C++有些語法方面確實比較深奧，但這些確實擋不住它在實際應用中不可被替代的位置。

    開始談今天的重點，如何定義一個特殊的C++類。

1、定義不可被繼承的C++類

    如何讓一個類不能被繼承呢？簡單來說，我們希望達到的效果，就是如果繼承這個類的話，編譯直接報錯。

    實現這個類，我希望你提前了解過以下幾個C++的簡單語法：友元類、虛繼承。這里我直接告訴你如何來定義，接下來我們討論為什么。

    第一步：定義一個空類A，顯式給出構造和析構，構造和析構必須定義為private。

    第二步：定義不可被繼承的類B，給出正常的構造和析構，public類型，讓 B虛繼承A類，繼承方式不限，同時將B設置為Ａ的友元類。

    第三步：定義類C去嘗試虛擬繼承類B，編譯錯誤！ 

代碼如下：

class A
{
	friend class B;
private:
	A(){}
	~A(){}
};

class B:virtual public A
{
public:
	B()
	{}
};

class C :public B
{
public:
	C()
	{}
};

我們來討論，為什么編譯會出錯？

    首先，將類A的構造函數和析構函數定義為私有，如果沒有顯示定義，默認的構造和析構函數是public的。那定義為protected類型可以嗎？答案是“NO”。了解過繼承的話，應該知道，基類中private類型的成員變量或方法，在所有派生類中是不可見，但protected類型的成員變量或方法是可見的。我們的目的是如果以后構造類A的派生類時，需要調用類A構造，必須在類A內部調用該方法，即使是派生類，我也希望它遵守，即對派生類不可見。

    其次，類B繼承了類A，繼承方式無所謂，因為基類私有部分不論以何種方式繼承，都是不可見的。為什么要虛繼承呢？這個稍后說。同時，類B這里定義成類A的友元類，那么以后類B就可以直接訪問類A的私有成員了，也就是說，這里的友元，打破了我們一開始定義的對派生類不可見的限制。那么以后在使用類B實例化對象時，完全可以成功，構造基類部分是通過友元實現的，和繼承方式無關。這里的類B就是我們定義的不可被繼承的類。

    最后，我們嘗試讓類C繼承類B，那么當類C實例化對象時（或顯式定義了構造函數），就會首先去構造屬于類B的部分。這里注意，如果類B不是虛繼承類A的話，那么這里構造屬于類B的部分時，是通過類B構造類A部分，這必然是成功的。但我們不希望，因此，這里類B虛繼承了類A，當構造屬于類B部分時，由于B虛繼承了A，那么會由類C直接去訪問A，嘗試構造類A的部分，很明顯，由于訪問不到類A的構造函數，因此C實例化對象失敗。之后，所有嘗試繼承類B的類都會在編譯時失敗（前提要求C顯示給出了構造，或類C實例化了對象）。

    到這里，不可被繼承了類B創建成功，這里很巧妙的應用了友元類的概念，從而實現了僅有B可以實例化屬于A的部分。

    如果覺得這種方式太過靈活，不容易理解，那么還有一種更加簡單的方式。C++11引入了final關鍵字，被該關鍵字修飾的類，都是不可被繼承的，這個和java中的用法基本是一致的。

class A final
{
public:
	A(){}
};

class B :public A        // 編譯出錯
{};

2、定義一個只可以在棧上創建對象的類

    如果上面那種情況理解的話，這里應該不會太難。為什么只可以在棧上創建對象？如何實現？其實很簡單，只要我們只對外暴露出可以在堆上創建對象的接口就可以。代碼如下：

class A
{
public:
	static A* Get_A(int x)
	{
		return new A(x);
	}
	static void Delete_A(A* a)
	{
		delete a;
	}
private:
	A(int a = 10)
		:_a(a)
	{}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	A* pa = A::Get_A(9);
	A* pb = A::Get_A(7);
	return 0;
}

    和之前一樣，將構造函數和析構函數都設置為私有（因為這里不涉及繼承，private和protected在這里沒有區別），由于構造函數都是私有的，無法創建對象，因此，提供了靜態方法，該方法中通過new和delete實現了在堆上對象的獲取和釋放。

3、定義一個只可以在棧上創建對象的類

    如果理解了上一種，就應該知道這里該如何去做。只要我們只提供在棧上獲取對象的方式即可，由于棧空間是由操作系統維護了，沒有特殊需要，析構函數就沒有必要顯式給出，代碼如下：

class A
{
public:
	static A Get_A(int x)
	{
		return A(x);
	}
private:
	A(int a = 10)
		:_a(a)
	{}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	A pa = A::Get_A(9);
	A pb = A::Get_A(7);
	return 0;
}

     只能在棧上或者只能在堆上創建的對象，實現起來原理是一樣的，類的構造和析構函數都設置為私有，當我的接口函數提供的方法是從堆中創建的對象時，類就只能在堆上創建對象，當我的接口函數提供的是從棧上直接得到的對象的話，類就只可以在棧上創建對象。需要注意一點的是，創建棧上對象的時候，不可以返回臨時對象的引用，這個就不再多解釋。

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