在C++编程中，有时我们希望确保类的对象只能在栈上创建，不能通过`new`操作符在堆上分配。这种限制通常是为了控制对象的生命周期，避免内存泄漏或不正确的对象管理。标题和描述提到的方法是通过将`operator new`和`operator delete`设置为私有来实现这一目标。下面我们将详细探讨这个主题。
`operator new`和`operator delete`是C++中的全局运算符，用于动态内存分配和释放。默认情况下，它们允许程序在运行时通过`new`和`delete`关键字在堆上创建和销毁对象。但是，当我们将这两个运算符声明为类的私有成员时，外部代码将无法直接使用`new`和`delete`来实例化或销毁该类的对象。
以下是一个示例，演示如何将`operator new`和`operator delete`设置为私有：
```cpp
class Singleton {
private:
// 私有化 operator new 和 operator delete
void* operator new(size_t size) { throw std::runtime_error("Cannot create instance on heap."); }
void operator delete(void* ptr) noexcept { throw std::runtime_error("Cannot delete instance."); }
public:
// 其他类成员...
};
```
在这个例子中，尝试使用`new Singleton()`会抛出一个运行时错误，因为`operator new`是私有的。同样，即使成功创建了对象，也无法通过`delete`来正确地释放它，因为`operator delete`也是私有的。这有效地阻止了在堆上创建`Singleton`对象。
然而，这并不意味着完全禁止动态内存分配。在某些情况下，可能仍然需要为类的内部使用提供自定义的内存管理。这时，可以提供友元函数或静态方法来执行特定的内存分配和释放，例如：
```cpp
class StackOnlyClass {
private:
friend void* custom_new(size_t size);
friend void custom_delete(void* ptr);
// 私有化默认的 operator new 和 operator delete
void* operator new(size_t) = delete;
void operator delete(void*) = delete;
public:
// 类的其他成员...
};
// 友元函数用于内部的内存管理
void* custom_new(size_t size) {
void* ptr = ::operator new(size); // 使用全局的 operator new
// 可能需要进行初始化等操作
return ptr;
}
void custom_delete(void* ptr) {
// 执行必要的清理工作
::operator delete(ptr); // 使用全局的 operator delete
}
```
通过这种方式，我们可以确保外部代码不能使用`new`和`delete`，但类的内部仍然可以控制其对象的生命周期。
需要注意的是，这样的设计可能会限制代码的灵活性，并可能导致难以预料的问题，特别是在涉及到智能指针（如`std::unique_ptr`或`std::shared_ptr`）或其他依赖于动态内存分配的库时。因此，在实际项目中，应谨慎使用这种策略，确保充分理解其后果，并在必要时提供替代的内存管理方案。
总结来说，通过将`operator new`和`operator delete`设置为私有，可以强制类的对象只能在栈上创建，防止在堆上分配。这种做法有助于控制对象的生命周期，但同时也可能带来一定的局限性。在实际编程中，应根据具体需求和场景权衡利弊，合理使用。
