公有的新私有构造函数

Question

当我尝试编译以下内容时：

#include <iostream>

class Test
{
public:
    void* operator new (size_t num);
    void operator delete (void* test);
    ~Test();
private:
    Test();
};

Test::Test()
{
    std::cout << "Constructing Test" << std::endl;
}

Test::~Test()
{
    std::cout << "Destroying Test" << std::endl;
}

void* Test::operator new (size_t num)
{
    ::new Test;
}

void Test::operator delete(void* test)
{
    ::delete(static_cast<Test*>(test));
}

int main()
{
    Test* test = new Test;
    delete test;
}

I get :

$ g++ -o test test.cpp
test.cpp: In function ‘int main()’:
test.cpp:14: error: ‘Test::Test()’ is private
test.cpp:36: error: within this context

如果new是一个成员函数，为什么它不能调用私有构造函数？

编辑： 我的想法是创建一个类，只能使用完全标准的语法在堆上实例化。我希望由于new是一个数据成员，它可以调用私有构造函数，但由于new不用于堆栈对象，因此您将无法在堆栈上创建对象。

- doron

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不要为了你的代码而纠结于HTML格式，只需使用“代码格式化”按钮或用4个空格缩进代码块即可。 - jalf

我尝试过剪切和粘贴，但是没有成功。 - doron

只是好奇，是什么使用情况导致您阻止给定类型的堆栈分配？ - David Rodríguez - dribeas

Answer 1

如果你想将对象放在堆上创建，可以采用以下方法：

class Foo {
public:
    static Foo *Create() {
         return new Foo;
    }
private:
    Foo() {}
};

然后当你使用它时：

Foo *foo = Foo::Create();

你可能希望考虑返回shared_ptr而不是原始指针，以帮助确保对象被删除。

这技术上并不是你所要求的内容，但却是你想要实现的。

- villintehaspam

Answer 2

我认为你对operator new的作用有误解。它不会创建对象，而是为对象分配内存。编译器在调用operator new后会立即调用构造函数。

struct test {
   void * operator new( std::size_t size );
};
int main()
{
   test *p = new test;
   // compiler will translate this into:
   //
   // test *p = test::operator new( sizeof(test) );
   // new (static_cast<void*>(p)) test() !!! the constructor is private in this scope
}

operator new 的主要用途是使用与系统默认分配器（通常为 malloc 不同的内存分配器，并且它旨在返回一个未初始化的内存区域，在编译器将调用构造函数之前进行表示。但是，在新调用被写入的范围（本例中为 main）中分配内存后才会调用构造函数。完整的解决方案是使构造函数私有并提供工厂函数，如其他答案所示（例如villintehaspam）。此外，如何强制用户在堆中实例化我的类？

- David Rodríguez - dribeas

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这是有道理的，因为new返回一个void*（即未构造的内存）。 - doron

Answer 3

new不会调用构造函数 - 编译器会调用，而且构造函数必须对编译器可访问。看下面这个简单的代码：

class A {
    A() {}
public:
    void * operator new( size_t x ) { return 0; }
};

int main() {
    A* a = new A;
}

显然，new 不会调用构造方法，但如果编译它，仍然会得到“私有构造函数”错误消息。

- anon

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那么，这是否说明了为什么私有构造函数无法被编译器调用呢？ - user123456

那不是问题所在。但是私有构造函数当然不能被编译器调用 - 因此将复制构造函数设为私有以防止按值调用的做法就很常见了。 - anon

Answer 4

由于各种人的解释不够清晰，你所做的事情无法实现；我通常实现“不在堆栈上”的目标的方法如下：

class HeapOnly {
  public:
    static HeapOnly* CreateInstance() { return new HeapOnly(); }
  protected:
    HeapOnly() { }
};

现在唯一实例化它的方法是： HeapOnly *MyObj=HeapOnly::CreateInstance();

- Elemental

Answer 5

问题在于如果构造函数是私有的，你就无法实例化一个对象。

为什么你将构造函数设置成了私有的呢？

- Liz Albin

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我想要一个只能在堆上实例化的对象。我希望由于new运算符是类的一部分，它将能够调用私有构造函数。 - doron

看看“命名构造函数惯用法”……你只需创建一个公共静态的“Create…”方法，该方法可以调用您的私有构造函数并仅在堆上创建实例。 - user123456

问题在于，类外部的作用域（实例化的位置）无法调用构造函数，因为它是私有的。既然你只想在堆上构造对象，那么可以编写一个 Create() 或 Clone() 方法。或者你可以使用智能指针。 - Liz Albin