在C++编程语言中，设计一个类使其不能被继承是一种防止类型被滥用或保护核心类结构不变的重要策略。虽然C++不像Java那样提供一个明确的关键字`final`来禁止继承，但通过一些技巧，我们可以实现相同的效果。下面将详细介绍两种方法来设计一个不可继承的类，并对比C++11引入的`final`关键字。
方法一：使用私有构造函数和析构函数
在C++中，如果一个类的构造函数和析构函数都被声明为私有的，那么其他类将无法直接创建或销毁这个类的实例。这是因为构造函数和析构函数在创建和销毁对象时会被调用，而私有成员函数只允许在类内部访问。为了仍然能够创建和删除此类的实例，我们可以通过提供静态成员函数来实现这一目的：
```cpp
class FinalClass1 {
public:
static FinalClass1* GetInstance() {
return new FinalClass1;
}
static void DeleteInstance(FinalClass1* pInstance) {
delete pInstance;
pInstance = 0;
}
private:
FinalClass1() {} // 私有构造函数
~FinalClass1() {} // 私有析构函数
};
```
这种设计使得`FinalClass1`只能在堆上动态创建，无法在栈上创建。并且，由于构造和析构函数是私有的，其他类不能继承它。
方法二：利用模板和友元类
为了解决方法一中无法在栈上创建实例的问题，我们可以使用模板和友元类来实现一个行为更接近常规类的不可继承类。如下所示：
```cpp
template <typename T>
class MakeFinal {
friend T;
private:
MakeFinal() {}
~MakeFinal() {}
};
class FinalClass2 : virtual public MakeFinal<FinalClass2> {
public:
FinalClass2() {}
~FinalClass2() {}
};
```
在这个设计中，`FinalClass2`通过虚继承`MakeFinal<FinalClass2>`，使得`FinalClass2`可以访问`MakeFinal<FinalClass2>`的私有构造函数和析构函数。这样，`FinalClass2`就可以在栈上和堆上创建实例，而其他试图继承`FinalClass2`的类将因无法调用`MakeFinal<FinalClass2>`的私有构造函数而无法编译。
C++11的`final`关键字
自C++11标准起，C++引入了`final`关键字，它有两种用途：
1. 当用于虚函数前时，`final`表示该虚函数不能被子类重写（override）。
2. 当用于类定义后时，`final`表示该类不能被继承。
例如：
```cpp
struct A {
virtual void foo() final; // 禁止重写foo()
};
struct B final : A { // B是不可继承的
void bar() override; // 错误：foo()已被声明为final，不能重写
};
```
总结：
- 通过将构造函数和析构函数声明为私有，可以阻止其他类直接实例化和销毁，从而实现类的不可继承性。
- 使用模板和友元类的方法可以在保持类的正常使用性的同时防止继承。
- C++11的`final`关键字提供了更直接的方式，既可限制虚函数的重写，也可标记一个类为不可继承。
选择哪种方法取决于具体需求，如是否需要在栈上创建实例，以及对兼容性的考虑。在C++11及更高版本中，使用`final`关键字通常是更清晰、更简洁的选择。
