我们啥时候需要 C++ 中的私有构造函数？

Posted 2023-02-25

【中文标题】我们啥时候需要 C++ 中的私有构造函数？

【英文标题】：When do we need a private constructor in C++?我们什么时候需要 C++ 中的私有构造函数？

【发布时间】：2011-09-27 22:48:06

【问题描述】：

我对 C++ 中的私有构造函数有疑问。如果构造函数是私有的，如何创建类的实例？

我们应该在类中有一个 getInstance() 方法吗？

【参考方案1】：

如果创建私有构造函数，则需要在类中创建对象

#include<iostream>
//factory method
using namespace std;
class Test

 private:
 Test()
 cout<<"Object created"<<endl;

public:
    static Test* m1()
        Test *t = new Test();
        return t;
    
    void m2()
        cout<<"m2-Test"<<endl;
    
;
int main()
 Test *t = Test::m1();
 t->m2();
 return 0;

【参考方案2】：

C++ 中的私有构造函数可用于限制常量结构的对象创建。你可以在 enum 一样的范围内定义一个类似的常量：

struct MathConst
    static const uint8 ANG_180 = 180;
    static const uint8 ANG_90  = 90;

    private:
        MathConst(); // Restricting object creation
;

像MathConst::ANG_180一样访问它。

【讨论】：

这个目的被命名空间打败了，你可以把struct换成命名空间，一切都会变得更干净。

【参考方案3】：

当您想要控制类的对象创建时，私有构造函数很有用。

让我们在代码中尝试：

#include <iostream>
using namespace std;

class aTestClass

    aTestClass() ////////// Private constructor of this class
    
        cout << "Object created\n";
    
    public:

;

int main()

    aTestClass a;
    aTestClass *anObject;

aTestClass a 行导致错误，因为该行间接尝试访问私有构造函数。注释掉这一行并运行程序。它运行得非常好。现在的问题是如何在这种情况下创建对象。让我们再写一个程序。

#include <iostream>
using namespace std;

class aTestClass

    aTestClass() ////////// Private constructor of this class
    
        cout << "Object created\n";
    
    public:

    aTestClass* getAnObject() ///// A public method create an object of this class and return the address of an object of that class
    
        return (new aTestClass);
    
;

int main()

    //aTestClass a;
    aTestClass *anObject = NULL;
    anObject = anObject->getAnObject();

输出是

Object created

所以我们创建了一个包含私有构造函数的类的对象。

使用这个概念来实现一个单例类

【参考方案4】：

private 构造函数有几种情况：

限制为除friends 之外的所有人创建对象；在这种情况下，所有构造函数都必须是 private

class A

private:
   A () 
public:
   // other accessible methods
   friend class B;
;

class B

public:
   A* Create_A ()  return new A;   // creation rights only with `B`
;

限制某些类型的构造函数（即复制构造函数、默认构造函数）。例如std::fstream 不允许通过这种无法访问的构造函数进行复制

class A

public:
   A();
   A(int);
private:
   A(const A&);  // C++03: Even `friend`s can't use this
   A(const A&) = delete;  // C++11: making `private` doesn't matter
;

要有一个公共的委托构造函数，它不应该暴露给外部世界：

class A

private: 
  int x_;
  A (const int x) : x_(x)  // common delegate; but within limits of `A`
public:
  A (const B& b) : A(b.x_) 
  A (const C& c) : A(c.foo()) 
;

对于singleton patterns，当单例class 不可继承时（如果它是可继承的，则使用protected 构造函数）

class Singleton

public:
   static Singleton& getInstance() 
      Singleton object; // lazy initialization or use `new` & null-check
      return object;
   
private:
   Singleton()   // make `protected` for further inheritance
   Singleton(const Singleton&);  // inaccessible
   Singleton& operator=(const Singleton&);  // inaccessible
;

【讨论】：

实际上，如果该类是子类并且只能从子类中使用，它可能是protected static。

我不明白@larsm 评论的“赞成票”。没有意义。

@Alf：它不再是了，但在它说“必须是公共静态的”之前。

在帖子中为每个案例提供示例会很棒。

我认为万一（3）你想让复制构造函数是private，而不是public，对吧？

【参考方案5】：

私有构造函数通常与 Builder 方法一起使用，例如在 Named Constructor 习惯用法中。

class Point

public:
  static Point Polar(double, double);
  static Point Cartesian(double, double);
private:
  Point(double,double);
;

在这个（典型的）示例中，命名构造函数用于明确使用哪个坐标系来构建Point 对象。

【讨论】：

是的。一个详细的例子是可用的here

这是我所知道的最常见的情况。 builder方法的另一个术语是静态工厂方法。

【参考方案6】：

这取决于为什么首先将构造函数设为私有（您应该询问编写您正在编辑的类的人）。有时可以将构造函数设为私有以禁止复制构造（同时允许通过其他构造函数进行构造）。其他时候，可以将构造函数设为私有以禁止创建类，除非由类的“朋友”创建（如果该类是“助手”，只能由助手类所针对的类使用，则通常会这样做。已创建）。也可以将构造函数设为私有以强制使用（通常是静态的）创建函数。

【参考方案7】：

如果某个构造函数是私有的，这意味着除了类本身（和朋友）之外，没有人应该能够使用该构造函数创建它的实例。因此，您可以提供像 getInstance() 这样的静态方法来创建类的实例，或者在某个朋友类/方法中创建实例。

【参考方案8】：

是的，这通常用在Singleton pattern中，通过静态成员函数访问对象。