C++：如何通过基类限制派生类自定义构造函数？

可行性结论 #

仅修改Entity和EntityFactory<typename T>两个引擎类，无法从语法上完全禁止前端派生类定义可绕过工厂的构造函数——C++语法允许派生类自主定义构造函数的访问权限，基类无法直接限制派生类的这一行为。但我们可以通过修改引擎类，让前端派生类必须遵循工厂构造的规则，否则编译报错，从而实现强制只能通过工厂创建对象的效果。

实现方案 #

方案一：私有标记参数限制构造 #

通过在Entity中定义一个私有嵌套类作为构造标记，只有EntityFactory能创建该标记，派生类必须接收此标记才能完成构造，从而阻断外部直接构造的路径：

// 引擎类：Entity
class Entity {
private:
    // 私有构造标记，仅EntityFactory可实例化
    struct FactoryTag {
        explicit FactoryTag() = default;
        friend class EntityFactory<Entity>;
        template<typename Derived>
        friend class EntityFactory;
    };
protected:
    // 受保护构造函数，必须传入FactoryTag
    explicit Entity(FactoryTag) {}
public:
    virtual ~Entity() = default;
};

// 引擎类：EntityFactory
template<typename T>
class EntityFactory {
public:
    static T* Create() {
        // 仅此处能合法创建FactoryTag，调用派生类构造
        return new T(typename Entity::FactoryTag{});
    }
};

// 前端派生类示例：Man
class Man : public Entity {
public:
    // 必须接收FactoryTag参数，外部无法自行构造该参数
    Man(Entity::FactoryTag tag) : Entity(tag) {}
};

// 合法调用
Man* player = EntityFactory<Man>::Create();
// 非法：外部无法访问Entity::FactoryTag，无法构造Man
// Man* invalid = new Man(Entity::FactoryTag{});

此方案中，前端派生类如果不定义接收FactoryTag的构造函数，会因无法调用Entity的私有默认构造而编译失败，从而强制遵循规则。

方案二：CRTP简化派生类实现 #

利用奇异递归模板模式（CRTP）封装构造逻辑，让前端派生类无需手动编写构造函数，进一步降低使用成本：

// 引擎类：Entity
class Entity {
private:
    struct FactoryTag {
        explicit FactoryTag() = default;
        friend class EntityFactory<Entity>;
        template<typename Derived>
        friend class EntityFactory;
    };
protected:
    Entity(FactoryTag) {}
public:
    virtual ~Entity() = default;
};

// 引擎类：CRTP基类，封装构造逻辑
template<typename Derived>
class EntityCRTP : public Entity {
protected:
    // 仅EntityFactory<Derived>可调用此构造
    EntityCRTP() : Entity(typename Entity::FactoryTag{}) {}
    friend class EntityFactory<Derived>;
};

// 引擎类：EntityFactory
template<typename T>
class EntityFactory {
public:
    static T* Create() {
        return new T();
    }
};

// 前端派生类示例：Man
class Man : public EntityCRTP<Man> {
    // 无需自定义构造函数，继承的构造仅工厂可调用
};

// 合法调用
Man* npc = EntityFactory<Man>::Create();
// 非法：EntityCRTP的构造为protected，且仅工厂是友元
// Man* invalid = new Man();

此方案中，前端派生类只需继承EntityCRTP<Derived>即可自动获得工厂专属的构造能力，无需额外代码。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Spring E. Thing