C++知识点复习 ---- 单例类模板

1.单例模式

(1)产生的背景
需求的提出：
在构造设计时，某些类在整个系统生命期中最多只能有一个对象存在（Single Instance）.

(2)思路
如何定义一个类，使得这个类最多只能创建一个对象？ 单例模式

要控制类的对象数目，必须对外隐藏构造函数。

设计思路：

• 将构造函数的访问属性设置为private
• 定义instance并初始化为NULL
• 当需要使用对象时，访问instance的值
  (1)空值:创建对象，并用instance标记
  (2)非空值:返回instance标记的对象

单例模式示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class SObject
{
    //1.为创建唯一对象，将创建对象各种途径私有化，外界无法创建对象
    static SObject* c_instance; //2.设计个标志用来标记对象，标记为静态成员变量(声明)
    SObject(const SObject&);//拷贝构造函数
    SObject& operator = (const SObject&);//赋值操作符
    SObject()//构造函数
    {
    }
public:
    static SObject* GetInstance();//4.定义静态成员函数用于提供唯一创建对象途径，可以返回一个对象
    void print()
    {
	    cout << "this = " << this << endl;
    }
};

SObject* SObject::c_instance = NULL; //3.在定义静态成员变量时，将这个静态变量设置为空

SObject* SObject::GetInstance()
{ //8.如果再次创建对象时，仍需要用这个静态函数来创建，如果有一个，则进行第7步
    if(c_instance == NULL) //5.首先看下标记是否为空，如果一个对象都没有，则可以创建一个对象
    {
	    c_instance = new SObject();//6.创建完成后，用这个唯一的标记来标记对象
    }
    return c_instance;//7.将此对象返回
}

int main()
{
    SObject* s = SObject::GetInstance();
    SObject* s1 = SObject::GetInstance();
    SObject* s2 = SObject::GetInstance();
    
    s->print();
    s1->print();
    s2->print();
    return 0;
}
运行结果
this = 0x940a007
this = 0x940a007
this = 0x940a007

存在的问题(不够完美):
需要使用单例模式时：
必须定义静态成员变量c_instance
必须定义静态成员函数GetInstance()

解决方案：
将单例模式相关的代码抽取出来，开发单例类模板。当需要单例类时，直接使用单例类模板。

2.单例类模板

示例：

Singleton.h
#ifndef _SINGLETON_H_
#define _SINGLETON_H_
template <typename T>
class Singleton
{
    static T* c_instance;
public:
    static T* GetInstance();
};

template <typename T>
T* Singleton<T>::c_instance = NULL;

template <typename T>
T* Singleton<T>::GetInstance()
{
    if(c_instance == NULL)
    {
	    c_instance = new T();
    }
    return c_instance;
}
#endif

Singleton.cpp
#include <iostream>
#include <string>
#include "Singleton.h"
using namespace std;
class SObject
{
    friend class Singleton<SObject>;
    SObject(const SObject&);
    SObject& operator = (const SObject&);
    SObject()
    {
    }
public:
    void print()
    {
	    cout << "this = " << this << endl;
    }
};
int main()
{
    SObject* s = Singleton<SObject>::GetInstance();
    SObject* s1 = Singleton<SObject>::GetInstance();
    SObject* s2 = Singleton<SObject>::GetInstance();
    
    s->print();
    s1->print();
    s2->print();
    return 0;
}
运行结果
this = 0xa60c20
this = 0xa60c20
this = 0xa60c20

小结：
单例模式是开发中最常用的设计模式之一
单例模式的应用使得一个类最多只有一个对象
可以将单例模式相关的代码抽象成类模板
需要使用单例模式的类直接使用单例模板