c++ - 在 C++ 中只公开类实例

Question

我正在尝试定义一个禁止显式实例化的类。
用户必须只能使用一组有限的实例。
在代码方面，我目前正在做这样的事情:

class Obj
{
private:
  int _x;
  Obj(int x) : _x() {}

public:
  static const Obj obj1;
  static const Obj obj2;
};

const Obj Obj::obj1(1);
const Obj Obj::obj2(2);

int main()
{
  Obj o1 = Obj::obj1;
}

构造函数是私有(private)的，类实例可通过 Obj::xxx 获得.
但是，使用这种方法，我不喜欢一个实例从另一个实例可见的事实。
(即我不希望 Obj::obj1.obj2.obj1 成为有效语法)
是否有任何解决方法或更好的模式来避免这种行为？

Answer 1

公共(public)静态成员(函数或对象)总是能够在从该类的实例中查找的过程中找到——因此避免它的唯一方法是不提供这些作为 static您提供的类型的成员。
由于您要求保留Obj的构造函数私有(private)，我们需要使用friend船舶 某处以便外部主体可以提供这些对象并访问 Obj的构造函数，但不属于 Obj 类型(这是允许链接的原因)。
出于这个原因，我建议使用辅助 class或 struct输入以便它可以是 friend ed 允许它调用 Obj的构造函数:

class ObjConstants;
class Obj
{
  // Note: friendship here so that ObjConstants can construct it
  friend ObjConstants;
private:
  int _x;
  Obj(int x) : _x() {}
};

class ObjConstants {
public:
  static const Obj obj1;
  static const Obj obj2;
};
const Obj ObjConstants::obj1(1);
const Obj ObjConstants::obj2(2);

int main()
{
  Obj o1 = ObjConstants::obj1;
}

这也可以是一个包含 static 的类。工厂功能:

class ObjConstants {
public:
  static const Obj& getObj1();
  static const Obj& getObj2();
};

甚至只是一堆 namespace范围内的工厂函数，每个函数都是单独的:

const Obj& getObj1();
const Obj& getObj2();

class Obj {
  friend const Obj& getObj1();
  friend const Obj& getObj2();
  ...
};

当您为静态对象使用外部持有者(无论是类型还是函数)时，对象的每次访问都会返回与持有者不同的类型(在本例中为 Obj )，这会阻止链接 obj1.obj2.obj1
还值得注意的是，这种方法也适用于 static constexpr。对象。你不能定义 static constexpr对象在其自己的类的主体中，因为该类在那时是不完整的，例如:

class Foo {
public:
  static inline constexpr auto foo = Foo{}; // Error: 'Foo' is incomplete!  
};

因此，使用辅助持有者类型(无论是 class 还是 namespace )可以使定义在那时完成:

class Foo { ... };
class FooConstants {
public:
  static inline constexpr auto foo = Foo{...};
};

注:
一般来说，我建议反对 static const像这样具有外部链接的对象以避免静态初始化问题