c++单例模式

如何实现单例模式:

#include <iostream>   
using namespace std;   
//单例类的C++实现   
class Singleton   
{   
private:   
 Singleton();//注意:构造方法私有   
 virtual ~Singleton();   
 static Singleton* instance;//惟一实例   
 int var;//成员变量(用于测试)   
public:   
 static Singleton* GetInstance();//工厂方法(用来获得实例)   
 int getVar();//获得var的值   
 void setVar(int);//设置var的值   
};   
//构造方法实现   
Singleton::Singleton()   
{   
 this->var = 20;   
 cout<<"Singleton Constructor"<<endl;   
} 
/*
Singleton::~Singleton()   
{   
    delete instance;   
}  
*/
Singleton::~Singleton()
{
 if(instance != NULL)
 {
  delete instance;
 }
}
//初始化静态成员   
//Singleton* Singleton::instance=new Singleton();  
Singleton* Singleton::instance=NULL;
Singleton* Singleton::GetInstance()   
{   
 if(instance == NULL)
 {
  instance = new Singleton();
 }
 return instance;   
}   
//seter && getter含数   
int Singleton::getVar()   
{   
 return this->var;   
}   
void Singleton::setVar(int var)   
{   
 this->var = var;   
}   
//main   
int main(int argc, char* argv[])   
{   
 Singleton *ton1 = Singleton::GetInstance();   
 Singleton *ton2 = Singleton::GetInstance();   
 cout<<"ton1 var = "<<ton1->getVar()<<endl;   
 ton1->setVar(150);  
 cout<<"ton2 var = "<<ton2->getVar()<<endl;   
 return 0;   
}  
以上的代码,是实现单例模式的一个代码,我实在搞不懂,里面到底哪里体现出单例模式来了?
 
=====为什么叫单例模式======
1、构造方法私有 
那么,就意味着,只能在Singleton的成员函数中,才能调用Singleton的构造函数来创建实例。在Singleton之外,不能创建Singleton对象的实例。
2、代码中,定义了GetInstance方法,只能通过GetInstance方法来获取Singleton对象的实例,单例就是在GetInstance方法中控制的。
首先,Singleton有一个static Singleton* instance;//惟一实例  
Singleton* Singleton::instance=NULL;在这里初始化为NULL。
Singleton* Singleton::GetInstance()   {   
 if(instance == NULL)
 {
  instance = new Singleton();
 }
 return instance;   
}   
上面的函数,就是通过instance来实现单例的。
当第一次调用GetInstance时,instance 为NULL,所以会执行
instance = new Singleton();
把这个新建的实例保存到静态成员instance,并返回这个指针。
第二次到第N次调用GetInstance时,由于instance不为空,所以会直接返回instance 。也就是第一次调用GetInstance创建的那个实例。
所以这样就实现了,单实例。
思就是说,Singleton对象的实例,只会被创建一次,就是说内存中,只存在一个Singleton的实例,就是所谓,单实例。
==========销毁=========
C++中的单例模式 
单例模式很有用,使用单例模式,保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点,该实例被所有程序模块共享。
但是在程序的开发过程中我们总是遇到一些问题,而这些问题主要集中在单例类的消毁过程中,普通使用的单例模式的类如下:
class Singleton:
{
    // 其它成员
public:
    static Singleton * GetInstance()
    {
        if (m_pInstance == NULL)
            m_pInstance = new Singleton();
        return m_pInstance;
    }
 
private:
    Singleton(){};
    static Singleton * m_pInstance;
}

可是这个类在什么时候调用它的析构函数呢,我们怎么消毁它。提供一个公用的destroy函数来进行它的消毁吗,这很不美观。最后我就在网上找到了如果下的代码处理了这个问题:
class Singleton:
{
    // 其它成员
public:
    static Singleton * GetInstance(){...}
private:
    Singleton(){};
    static Singleton * m_pInstance;
 
    class CGarbo // 它的唯一工作就是在析构函数中删除Singleton的实例
    {
    public:
        ~CGarbo(){
            if (Singleton::m_pInstance)
                delete Singleton::m_pInstance;
        }
    };
 
    static CGarbo Garbo; // 定义一个静态成员,在程序结束时,系统会调用它的析构函数
}
这是非常好的方法,静态成员对象 Garbo 在析构时会自动的消毁单例,我们不用再担心这个问题了。
但是添加一个类的静态对象,总是让人不太满意,所以有人用如下方法来重现实现单例和解决它相应的问题,代码如下:
class Singleton:
{
    // 其它成员
public:
    static Singleton &GetInstance(){
        static Singleton instance;
        return instance;
    }
 
private:
    Singleton(){};
}
使用局部静态变量,非常强大的方法,完全实现了单例的特性,而且代码量更少,也不用担心单例消毁的问题。
在后期的项目中我全使用了这种方法,可是在项目的开发过程中还是出现了问题,当如下方法使用单例时问题来了,
Singleton singletion = Singleto::GetInstance();
这么做就产生了一个类拷贝的问题,这就为背了单例的特性。
产生这个问题的原因在于,编译器会为类生成一个默认的构造函数,来支持类的拷贝。
最后没有办法,我们要禁止类拷贝和类赋值,禁止程序员用这种方式来使用单例,当时领导的意思是GetInstance()函数返回一个指针而不是返回一个引用,函数代码改为如下:
    static Singleton *GetInstance(){
        static Singleton instance;
        return &instance;
    }


可我总是感觉不好,为什么不让编译器不这么干呢。这时我才想起可以显式的声明类拷贝的构造函数,和重载=操作符,新的单例类如下:


class Singleton:
{
    // 其它成员
public:
    static Singleton &GetInstance(){
        static Singleton instance;
        return instance;
    }
 private:
    Singleton(){};
    Singleton(const Singleton&);
    Singleton & operate = (const Singleton&);
}
关于Singleton(const Singleton&);和Singleton & operate = (const Singleton&);函数,我们要声明成私用的,并且只声明不实现。这样子后如果用上面的方式来使用单例时,不管是在友元类中还是其它的,编译器都是报错。
不知道这样的单例类是否还会有问题,但在程序中这样子使用已经基本没有问题了。

下载方式:https://pan.quark.cn/s/a4b39357ea24 布线问题(分支限界算法)是计算机科学和电子工程领域中一个广为人知的议题,它主要探讨如何在印刷电路板上定位两个节点间最短的连接路径。 在这一议题中,电路板被构建为一个包含 n×m 个方格的矩阵,每个方格能够被界定为可通行或不可通行,其核心任务是定位从初始点到最终点的最短路径。 分支限界算法是处理布线问题的一种常用策略。 该算法与回溯法有相似之处,但存在差异,分支限界法仅需获取满足约束条件的一个最优路径,并按照广度优先或最小成本优先的原则来探索解空间树。 树 T 被构建为子集树或排列树,在探索过程中,每个节点仅被赋予一次成为扩展节点的机会,且会一次性生成其全部子节点。 针对布线问题的解决,队列式分支限界法可以被采用。 从起始位置 a 出发,将其设定为首个扩展节点,并将与该扩展节点相邻且可通行的方格加入至活跃节点队列中,将这些方格标记为 1,即从起始方格 a 到这些方格的距离为 1。 随后,从活跃节点队列中提取队首节点作为下一个扩展节点,并将与当前扩展节点相邻且未标记的方格标记为 2,随后将这些方格存入活跃节点队列。 这一过程将持续进行,直至算法探测到目标方格 b 或活跃节点队列为空。 在实现上述算法时,必须定义一个类 Position 来表征电路板上方格的位置,其成员 row 和 col 分别指示方格所在的行和列。 在方格位置上,布线能够沿右、下、左、上四个方向展开。 这四个方向的移动分别被记为 0、1、2、3。 下述表格中,offset[i].row 和 offset[i].col(i=0,1,2,3)分别提供了沿这四个方向前进 1 步相对于当前方格的相对位移。 在 Java 编程语言中,可以使用二维数组...
源码来自:https://pan.quark.cn/s/a4b39357ea24 在VC++开发过程中,对话框(CDialog)作为典型的用户界面组件,承担着与用户进行信息交互的重要角色。 在VS2008SP1的开发环境中,常常需要满足为对话框配置个性化背景图片的需求,以此来优化用户的操作体验。 本案例将系统性地阐述在CDialog框架下如何达成这一功能。 首先,需要在资源设计工具中构建一个新的对话框资源。 具体操作是在Visual Studio平台中,进入资源视图(Resource View)界面,定位到对话框(Dialog)分支,通过右键选择“插入对话框”(Insert Dialog)选项。 完成对话框内控件的布局设计后,对对话框资源进行保存。 随后,将着手进行背景图片的载入工作。 通常有两种主要的技术路径:1. **运用位图控件(CStatic)**:在对话框界面中嵌入一个CStatic控件,并将其属性设置为BST_OWNERDRAW,从而具备自主控制绘制过程的权限。 在对话框的类定义中,需要重写OnPaint()函数,负责调用图片资源并借助CDC对象将其渲染到对话框表面。 此外,必须合理处理WM_CTLCOLORSTATIC消息,确保背景图片的展示不会受到其他界面元素的干扰。 ```cppvoid CMyDialog::OnPaint(){ CPaintDC dc(this); // 生成设备上下文对象 CBitmap bitmap; bitmap.LoadBitmap(IDC_BITMAP_BACKGROUND); // 获取背景图片资源 CDC memDC; memDC.CreateCompatibleDC(&dc); CBitmap* pOldBitmap = m...
### 单例模式的基本概念 单例模式是创建型设计模式的一种,其核心思想是确保一个类仅有一个实例,并提供一个全局访问点来获取这个实例。在程序运行期间,单例模式可以保证一个类只有一个实例对象,并提供全局访问接口[^1][^2][^4]。 ### 实现方法 #### 饿汉式 饿汉式在程序开始时就创建实例,线程安全,但可能会造成资源浪费。 ```cpp #include <iostream> class Singleton { public: static Singleton& getInstance() { return instance; } void showMessage() { std::cout << "Hello from Singleton!" << std::endl; } private: Singleton() { std::cout << "Singleton Constructor Called" << std::endl; } // 防止复制 Singleton(const Singleton&) = delete; Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; static Singleton instance; }; Singleton Singleton::instance; int main() { Singleton& instance1 = Singleton::getInstance(); Singleton& instance2 = Singleton::getInstance(); instance1.showMessage(); if (&instance1 == &instance2) { std::cout << "Both instances are the same." << std::endl; } return 0; } ``` #### 懒汉式(非线程安全) 懒汉式在第一次使用时才创建实例,但非线程安全。 ```cpp #include <iostream> class Singleton { public: static Singleton* getInstance() { if (instance == nullptr) { instance = new Singleton(); } return instance; } void showMessage() { std::cout << "Hello from Singleton!" << std::endl; } private: Singleton() { std::cout << "Singleton Constructor Called" << std::endl; } // 防止复制 Singleton(const Singleton&) = delete; Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; static Singleton* instance; }; Singleton* Singleton::instance = nullptr; int main() { Singleton* instance1 = Singleton::getInstance(); Singleton* instance2 = Singleton::getInstance(); instance1->showMessage(); if (instance1 == instance2) { std::cout << "Both instances are the same." << std::endl; } return 0; } ``` #### 懒汉式(线程安全) 使用互斥锁保证线程安全,但会有一定的性能开销。 ```cpp #include <iostream> #include <mutex> class Singleton { public: static Singleton& getInstance() { std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex); if (instance == nullptr) { instance = new Singleton(); } return *instance; } void showMessage() { std::cout << "Hello from Singleton!" << std::endl; } private: Singleton() { std::cout << "Singleton Constructor Called" << std::endl; } // 防止复制 Singleton(const Singleton&) = delete; Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; static Singleton* instance; static std::mutex mutex; }; Singleton* Singleton::instance = nullptr; std::mutex Singleton::mutex; int main() { Singleton& instance1 = Singleton::getInstance(); Singleton& instance2 = Singleton::getInstance(); instance1.showMessage(); if (&instance1 == &instance2) { std::cout << "Both instances are the same." << std::endl; } return 0; } ``` #### 基于局部静态变量(C++11及以上) 简洁、安全且高效,推荐使用。 ```cpp #include <iostream> class Singleton { public: static Singleton& getInstance() { static Singleton instance; return instance; } void showMessage() { std::cout << "Hello from Singleton!" << std::endl; } // 防止复制 Singleton(const Singleton&) = delete; Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; private: Singleton() { std::cout << "Singleton Constructor Called" << std::endl; } }; int main() { Singleton& instance1 = Singleton::getInstance(); Singleton& instance2 = Singleton::getInstance(); instance1.showMessage(); if (&instance1 == &instance2) { std::cout << "Both instances are the same." << std::endl; } return 0; } ``` ### 使用场景 - **资源管理**:例如数据库连接池、文件系统操作等,避免多个实例同时操作同一资源导致冲突。 - **配置信息**:如全局的配置文件管理,确保所有模块使用相同的配置信息。 - **日志记录**:保证所有日志信息都记录到同一个日志文件中。 ### 注意事项 - **线程安全**:在多线程环境下,需要确保单例的创建和访问是线程安全的,可采用互斥锁或局部静态变量的方式。 - **生命周期管理**:确保单例对象在整个程序生命周期内的正确性,避免内存泄漏。 - **可测试性**:单例模式可能会影响代码的可测试性,可考虑使用依赖注入等技术来提高可测试性。 - **避免滥用**:单例模式会引入全局状态,过度使用可能导致代码耦合度增加,难以维护和扩展。
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