62、单例类模板

需求的提出：在构架设计时，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）。

如何定义一个类，使得这个类最多只能创建一个对象？

要控制类的对象数目，必须对外隐藏构造函数。

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。

空值：创建对象，并用 instance 标记。非空值：返回 instance 标记的对象。

单例模式在系统运行过程中，对象不销毁，所以没有delete代码。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class SObject
{
    static SObject* c_instance;    //类型是SObject指针，静态成员变量
    SObject(const SObject&);
    SObject& operator= (const SObject&);     //拷贝构造为私有的
    SObject()
    {
    }
public:
    static SObject* GetInstance();   
    void print()
    {
        cout << "this = " << this << endl;
    }
};
SObject* SObject::c_instance = NULL;   //在类外定义
SObject* SObject::GetInstance()
{
    if( c_instance == NULL )
    {
        c_instance = new SObject(); //如果是空，new一个
    }    
    return c_instance;
}
int main()
{
    SObject* s = SObject::GetInstance();
    SObject* s1 = SObject::GetInstance();
    SObject* s2 = SObject::GetInstance();    
    s->print();
    s1->print();
    s2->print();    
    return 0;
}

为了创建唯一的对象，首先将创建对象的所有途径私有化，外界无法创建对象，设计一个静态成员变量做标记，初始化为空，提供一个途径，提供一个静态成员函数，函数内部首先判断标记是否为空，为空创建一个对象，然后用标记标记这个对象，之后将对象返回。下一次在使用对象的时候，还是通过静态成员函数来得到，对象已经有了，直接返回。

    存在的问题：需要使用单例模式时，必须定义静态变量 c_instance和静态成员函数 GetInstance()，由于定义静态成员函数和静态成员函数跟类的实际功能没有关系，所以改进方法：

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。

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

test.cpp：

#include <iostream>
#include <string>
#include "Singleton.h"
using namespace std;
class SObject
{
    friend class Singleton<SObject>;    // 当前类需要使用单例模式
    
    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;

}

singleton是模板类，调用Singleton<SObject>产生SObject类型的对象。

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。