如何构造一个类，使得只能在堆上或只能在栈上分配内存？

八股文_C++内存管理面试题 2 269

参考回答

在C++中，可以通过特定的技术来限制一个类的实例只能在堆上或只能在栈上分配内存。我们可以通过删除或私有化某些关键字（如new、delete）来实现这一目的。

1. 只能在堆上分配内存：

为了让类只能在堆上分配内存，我们可以删除或将new操作符设为私有，从而禁止栈上分配该类的实例。

示例：

#include <iostream>

class OnlyHeap {
public:
    // 禁止栈上分配对象
    void* operator new(size_t size) {
        void* ptr = ::operator new(size);  // 使用全局的new操作符
        return ptr;
    }

    // 禁止栈上删除对象
    void operator delete(void* pointer) {
        ::operator delete(pointer);
    }

    void display() {
        std::cout << "This object is allocated on the heap!" << std::endl;
    }
};

int main() {
    // 在堆上分配
    OnlyHeap* p = new OnlyHeap();
    p->display();
    delete p;

    // 以下代码将编译失败，因为我们禁止了栈上分配
    // OnlyHeap obj;  // 编译错误：无法在栈上分配对象
    return 0;
}

在这个示例中，通过重载new操作符，我们允许类OnlyHeap在堆上分配内存，但删除了栈上的分配方式，因此无法在栈上创建该类的对象。

2. 只能在栈上分配内存：

为了确保类的对象只能在栈上分配内存，可以删除或将new操作符设为私有。这样，程序就无法在堆上使用new来分配内存，而必须在栈上进行分配。

示例：

#include <iostream>

class OnlyStack {
public:
    // 禁止堆上分配对象
    void* operator new(size_t size) = delete;  // 删除new操作符

    // 不提供delete操作符，栈上的对象会自动销毁

    void display() {
        std::cout << "This object is allocated on the stack!" << std::endl;
    }
};

int main() {
    // 在栈上分配
    OnlyStack obj;  // 正常在栈上分配
    obj.display();

    // 以下代码将编译失败，因为我们禁止了堆上分配
    // OnlyStack* p = new OnlyStack();  // 编译错误：无法使用new
    return 0;
}

在这个示例中，通过删除new操作符，禁止了类OnlyStack在堆上分配内存。因此，只能在栈上创建OnlyStack类型的对象。

详细讲解与拓展

只允许堆分配：
- 重载new操作符并提供自定义的实现，允许类对象仅通过堆分配。
- 删除或私有化delete操作符是另一种方法，确保内存只能通过堆分配（例如new）。
- 限制栈分配通过删除类中的new操作符，使得该类只能通过new关键字在堆上创建对象。
只允许栈分配：
- 通过删除new操作符来禁用堆上内存分配。这意味着无法使用new来创建类的对象。
- 此外，还可以删除delete操作符（或不定义它），因为栈上的对象会自动销毁，只有堆上的对象才需要手动释放。
总结：
- 只能堆分配：通过重载new，同时删除栈上的new操作符（或者通过将new声明为私有），来强制对象只能在堆上分配。
- 只能栈分配：通过删除new操作符，来禁止堆上的分配。栈上分配则仍然可以正常工作。

如何构造一个类，使得只能在堆上或只能在栈上分配内存？

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1. 只能在堆上分配内存：

示例：

2. 只能在栈上分配内存：

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