對象分配到堆上的過程：三個形式的new

要把對象分配到棧上，需要使用到new operator，而new operator會調用operator new和placement new。

• operator new用于調用malloc申請堆空間，如果申請失敗會拋出bad_alloc異常
• placement new用于“定向構造”，即在指定的內存上（這里就是指operator new申請的空間）調用構造函數以構造出新對象

根據侯捷先生的書所說，STL（書中的版本）對于某些對象做了統一的分配和統一的構造，而不把這兩個步驟通過直接調用new operator合二為一。

實際上，placement new也有其他作用，例如可以將一個對象構造在已知的棧空間，或者全局靜態區空間上。（當然那樣就不能對那個對象調用delete啦，會core dump的），代碼就像這樣：

char buf[100]{};new (buf) HeapOnly();HeapOnly *h = static_cast<HeapOnly *>((void*)buf);delete h; //!!! crash

可見C++給了程序員足夠多的自由。

如何限制只能在堆上

一個很自然的想法是，既然只能在堆上，那么分配的方法就只有new了，那把構造函數private掉就可以了。事實上這是不對的，因為如上文所講，new operator會隱式調用placement new，placement new會隱式調用構造函數，造成了在類外訪問構造函數，所以不能把構造函數設置為private。如果這么干，只要在類外，堆和棧上都分配不了。
解決方案如下：

class HeapOnly{public:HeapOnly() = default;void Destroy(){delete this;} // 必須要提供private: // none protected!~HeapOnly() = default;};

那么為什么要把析構函數聲明為private呢？這里是兩個問題，依次解決。

為什么要在析構函數上動手腳？根據前文，把構造函數private掉是不行了，但是如果對析構函數這么做，就會形成能在棧上分配，但是卻無法在函數結束時釋放的情況，編譯器會在編譯期發現這種錯誤，報出編譯錯誤。
但是請注意，這樣做的話，就無法顯式的delete掉HeapOnly及其派生類了。和new operator類似，delete operator也會先調用對象的析構函數再釋放內存，這樣又造成了在類外訪問private成員的情況，所以必須要提供一個銷毀該對象的接口Destroy()。

為什么是聲明為private而不是protected呢？眾所周知，protected的意思是子類可見，private是只有自己可見。寫這樣一個HeapOnly的類的意義類似于boost::noncopyable，要讓所有繼承該類的子類都只能被分配到堆上。

• HeapOnly的析構函數protected時， 假設派生類叫Derive，HeapOnly的析構函數對于Derive是可見的，Derive如果沒有再把析構函數對外隱藏，那么在堆上析構Derive就有了可能：因為Derive的析構函數會轉而調用基類的析構函數，Derive也就可以在棧上分配了！所以聲明為protected是不行的。
• HeapOnly的析構函數private時， 假設派生類叫Derive，HeapOnly的析構函數對于Derive是不可見的，如果要析構棧上對象Derive，就必須在Derive的析構函數中保證基類析構函數的可見性，HeapOnly的析構函數是private時，Derive的析構函數是無法調用基類析構函數的（因為private對子類不可見）。編譯器會報這個這樣的錯誤：

Call to implicitly-deleted default constructor of 'Derive'

可見，編譯器認為既然Derive無法調用基類的析構函數，那就認為Derive的析構函數也是隱式的被刪除了吧。所以Derive就無法在棧上分配了。

題外話：什么時候析構函數應該是virtual的？就算析構函數不是virtual的，顯式的刪除一個棧上的派生對象，也會根據繼承層次一路從派生類析構到基類。但是如果是根據一個基類指針刪除堆上的派生對象，如果析構函數不是virtual的，那么派生類的析構函數就不會被調用……一句話總結，就是：這樣做是為了當用一個基類的指針刪除一個派生類的對象時，派生類的析構函數會被調用。

如何限制只能在棧上（當然這里也可以是靜態區）

這個就比只能在堆上分配要簡單一些，只需要把類中operator new[]和operator new[]聲明為protected就可以了。

class NoHeap {protected:static void *operator new(std::size_t);static void *operator new [] (std::size_t);};

需要注意的有兩點：

這兩個函數都是static的，因為它們的生命周期比對象長（畢竟靠他們創建對象）

前文提到過，operator new是用來分配空間的，所以子類不僅需要調用自己的operator new，也需要調用基類的operator new，所以把operator new設置為protected就足以對外隱藏NoHeap的所有子類的operator new了，導致所有的子類都無法在堆上分配。

如何運行時判斷在堆還是在棧上

首先需要明確的是，前面所講的都是在編譯期對于程序員使用一個類型的方法的約束#，當然在運行期是沒辦法做這個約束了（畢竟程序都跑起來了），不過有沒有辦法判斷一個對象到底是在堆上還是在棧上呢？可以試試下面這個類：

class Detect {public:Detect(){int i;Check(&i);}void Check(int *i) {int j;if ((i < &j) == ((void*)this < (void*)&j)) {std::cout << "Stack" << std::endl;return;}else{std::cout << "Heap" << std::endl;return;}}};

在Detect的構造函數中分配一個局部變量i，再在調用的Check函數中分配局部變量j，如果Detect在棧上分配，那么典型的情況應該像這樣：

this ----> Detect() ---> int i ---> Check() ---> int j高地址------------------------------------------>低地址

當然堆棧也有可能是從低地址向高地址生長的，視機器而定。Check里通過判斷&i/&j/this三者的相對位置，使得這兩種情況都可以應對。當然并不保證所有機器都適用，在我的x86_64電腦上測試通過。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的让C++对象只能分配到堆/栈和静态区上并判断分配位置的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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