C++ 单例模式

最新推荐文章于 2024-08-30 09:38:44 发布

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#设计模式

本文介绍了C++中的单例模式，这是一种确保全局只有一个实例的设计模式，有助于减少系统开销。单例模式的特点包括全局唯一实例和静态成员函数提供访问。文章详细讨论了如何通过私有构造函数和静态成员实现单例，并提到了线程安全问题及解决策略。此外，还区分了懒汉式和饿汉式的实现，前者在需要时创建对象，后者在类构造时创建。选择哪种方式取决于访问量和性能需求。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

前言

单例模式是最常用的设计模式之一，它可以保证系统中只有一个实例，从而避免频繁的创建和销毁对象，减少系统开销

特点

全局只有一个实例，所有模块共享
提供一个全局访问的方法：getInstance()，静态成员函数
构造函数私有化
内置静自身态成员对象（或指针）

代码实现

#ifndef _SINGLETON_H
#define _SINGLETON_H
class Singleton
{
public:
    static Singleton * getInstance()
    {
        if(m_singleton == nullptr)
        {
           m_singleton = new Singleton();
        }

        return m_singleton;
    }

private:
    Singleton()
    {
    }

private:
    static Singleton *m_singleton;
};

Singleton *Singleton::m_singleton = nullptr;

#endif

注意：

构造函数私有化，提供静态函数getInstance()来生成对象
内部包含静态成员，且在类外面初始化（且在该类文件中）

存在风险： 线程不安全

当多线程操作时， 有可能会在执行  if(m_singleton == nullptr)语句时，容易由于临界点问题，导致两个对象产生

解决办法：双重锁定

Singleton* getInstance()
{
    if (instance == NULL)
    {
    lock(); //创建静态mutex，使用局部lock即可
        if (instance == NULL)
        {
            instance = new Singleton();
        }
        unlock();
    }

    return instance;
}

常用的场景

单例模式常常与工厂模式结合使用，因为工厂只需要创建产品实例就可以了，在多线程的环境下也不会造成任何的冲突，因此只需要一个工厂实例就可以了。

类型

懒汉式：不到万不得已时不创建对象
恶汉式：类构造时就创建（静态函数，在程序一开始运行时即创建，使用时直接返回）

特点与选择：

由于要进行线程同步，所以在访问量比较大，或者可能访问的线程比较多时，采用饿汉实现，可以实现更好的性能。这是以空间换时间
在访问量较小时，采用懒汉实现。这是以时间换空间。

借鉴文章：http://www.cnblogs.com/qiaoconglovelife/p/5851163.html