使用带有私有构造函数的类的 STL 容器（再次）

Question

这是一个类，Unique，用于创建独特的对象。对象是通过工厂方法Unique::Get 创建的，并由传递给此方法的值唯一。该方法检查唯一对象集合Unique::cache中是否存在具有此值（键）的对象，如果没有，则创建一个新对象并插入到集合中。

我希望这个类对用户的使用非常有限。具体来说，用户不应该通过调用Get 方法来复制该类的对象或创建对象。为了实现这一点，我将构造函数和赋值运算符声明为私有的。但是当我这样做时，我不能在类本身中使用 std::set::emplace，因为构造函数是私有的。

可能的解决方案是将std::set 类声明为朋友，但这将允许用户也可以将此容器与我的类一起使用。这可能是有害的。

有没有更好的办法？

#include <set>
#include <iostream>
#include <iomanip>

class Unique {
public:
  // user accessible methods
  static const Unique &Get(int key);
  bool operator==(const Unique &other) const {
    return this == &other;
  }
private:
  // user inaccessible methods
  Unique(int key) : key_(key) {}
  Unique(const Unique &) = delete;
  Unique &operator=(const Unique &) = delete;
  int key_;
private:
  // cache related stuff
  struct Identity {
    Identity(int key) : key_(key) {}
    int key_;
  };
  struct Compare {
    struct is_transparent {};
    bool operator()(const Identity &lhs, const Unique &rhs) const {
      return lhs.key_ < rhs.key_;
    }
    bool operator()(const Unique &lhs, const Identity &rhs) const {
      return lhs.key_ < rhs.key_;
    }
    bool operator()(const Unique &lhs, const Unique &rhs) const {
      return lhs.key_ < rhs.key_;
    }
  };
  static std::set<Unique, Compare> cache;
};

std::set<Unique, Unique::Compare> Unique::cache;

const Unique &Unique::Get(int key) {
  Identity identity(key);
  auto it = cache.find(identity);
  if (it == cache.end()) {
    it = cache.emplace(key).first;
  }
  return *it;
}

int main() {
  const Unique &c1 = Unique::Get(1);
  const Unique &c2 = Unique::Get(1);
  std::cout << std::boolalpha << (c1 == c2) << std::endl;
}

Answer 1

有几种常见的技术可以防止直接构造类实例，除非通过“官方渠道”。

这是其中最简单的一个：创建一个必须使用其工厂方法构造的类的示例，但它有一个公共构造函数：

头文件：

class Object {

    class private_inner {};

public:

    Object(const private_inner &);

    static Object factory();
};

你的实现类；

static Object::private_inner inner;

Object Object::factory()
{
    return Object(inner);
}

构造函数需要对私有类成员的引用。即使构造函数是公共的，它也是不可用的，因为私有类成员是不可访问的。

同时，factory() 在构建自身时没有问题。

我相信您可以根据您的类层次结构调整此示例。请注意，您的工厂可以毫无问题地在 C++ 库容器中调用 emplace()，因为您的工厂将拥有对私有类的完全访问权限，并且可以将其传递给容器的方法。