单例模式的构造和析构问题

今天再看代码的过程中遇到一个问题,师哥指点后自己算是初步学习了下,现在记录一下我之前的知识盲点:单例模式(GOF23中有介绍)

一个简单的单例模式的实现过程:
一.首先看代码的实现:
class CSingleMode
{
public:
static CSingleMode* Instance()
{
if(m_pMemoryPools == NULL)
{
m_CSingleMode= (CSingleMode* )malloc(sizeof(CSingleMode));
m_CSingleMode->Init();
}
return *m_pMemoryPools;
}
public:
~CSingleMode(void);
private:
CSingleMode(void);
void Close();
void Init();
private:
static CSingleMode* m_CSingleMode;
};
二.单例模式的基本构成需要:

1.它有一个指唯一实例的静态指针m_CSingleMode,并且是私有的。

2.它有一个公有的函数,可以获取这个唯一的实例,并在需要的时候创建该实例:本例中就是static CSingleMode* Instance()函数实现了单例的构造和初始化;

3.它的构造函数是私有的,这样就不能从别处创建该类的实例:CSingleMode(void);

三.单例模式的清理:

所谓的单例就是,使用Instance函数之后不会再创建这个类的实例了,因为他是static的,然后就可以通过它的私有变量m_CSingleMode来使用这个类提供的功能和资源了;

那么m_CSingleMode指向的空间什么时候释放呢?更严重的问题是,这个实例的析构操作什么时候执行?

如果在这个构造函数中申请了资源或者打开了文件,网络等的,那么最稳妥的就是在析构的时候关闭这些资源,或者清除申请的资源,这样才能保证程序的正常运行,那么我们可以使用一个私有的函数来完成这个功能了:

void CSingleMode ::Close()
{
if (CSingleMode ::m_CSingleMode)
delete CSingleMode ::m_CSingleMode;
}
~CSingleMode(void)
{
close();
}
这样在程序退出的时候就会自动调用析构函数,然后用close()这个类的私有函数完成清理工作了,这样就可以放心的使用单例提供的资源了。
或者使用一个内嵌的清理类来完成这个功能:
class CSingleMode
{
public:
static CSingleMode* Instance()
{
if(m_pMemoryPools == NULL)
{
m_CSingleMode= (CSingleMode* )malloc(sizeof(CSingleMode));
m_CSingleMode->Init();
}
return *m_pMemoryPools;
}
public:
~CSingleMode(void);
private:
CSingleMode(void);
void Init();
static CSingleMode* m_CSingleMode;
//类Cleanall被定义为CSingleMode的私有内嵌类,以防该类被在其它地方滥用
class Cleanall
{
public:~Cleanall()
{
if (CSingleMode ::m_CSingleMode)
delete CSingleMode ::m_CSingleMode;
}
}
static Cleanall Cleanall;//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
};
这样的好处在于:

1.在单例类内部定义专有的嵌套类。

2.在单例类内定义私有的专门用于释放的静态成员。

3.利用程序在结束时析构全局变量的特性,选择最终的释放时机。

4.使用C++单例模式的代码不需要任何操作,不必关心对象的释放。

<think>我们正在讨论单例设计模式。用户的问题是:单例设计模式中构造函数函数是否应放在private里? 根据引用[1]:单例模式要求构造函数私有化,以避免多个实例被创建。引用中提到,如果构造函数不私有,那么多个线程可能同时调用构造函数创建多个实例,违反单例原则。 引用[2]中给出了一个示例,其中私有构造函数被使用:`private MyClass() { }`。 引用[3][4]也提到了构造函数函数的默认生成以及它们的作用。 因此,在单例模式中,构造函数(包括默认构造函数拷贝构造函数)必须设置为私有(private),以防止外部直接创建对象。同样,函数通常也设置为私有,但并非绝对必要,不过设置私有函数可以防止外部直接删除单例实例,从而保证单例的生命周期由类自身控制。 但是,将函数设置为私有会带来一个问题:外部无法通过delete删除对象,因此单例对象通常只能在程序结束时由系统自动调用函数(如果对象是静态存储的)。另一种方法是提供公有的销毁单例的静态方法,在该方法中调用私有函数。 然而,常见的做法是: 1. 将构造函数(包括拷贝构造)设为私有(或protected,但通常private)以防止外部构造。 2. 将赋值操作符设为私有(或删除)以防止赋值。 3. 函数可以设为私有,但这会限制单例的销毁方式。通常,我们也可以将函数设为公有,但通过控制创建销毁的接口来保证唯一性。 但实际上,为了确保单例的唯一性,我们不仅需要私有化构造函数,还需要防止拷贝构造赋值操作。函数私有化并不是必须的,但有时为了防止外部意外删除,也会将其私有化,并提供一个静态的销毁函数。 总结: - 构造函数(默认构造拷贝构造)必须私有化。 - 函数可以私有化,也可以不私有化。如果私有化,则需要提供一个公有的静态方法来销毁单例实例。 引用[1]中提到了构造函数私有化,但没有明确提到函数。因此,我们可以根据设计需要决定函数的访问权限。 下面我们给出一个典型的单例模式实现(C++): ```cpp class Singleton { private: Singleton() {} // 私有构造函数 ~Singleton() {} // 私有函数,这样外部不能直接delete Singleton(const Singleton&) = delete; // 禁止拷贝构造 Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; // 禁止赋值 static Singleton* instance; // 静态实例指针 public: static Singleton* getInstance() { if (instance == nullptr) { instance = new Singleton(); } return instance; } static void destroyInstance() { if (instance != nullptr) { delete instance; instance = nullptr; } } }; // 初始化静态成员 Singleton* Singleton::instance = nullptr; ``` 但是,上述实现并不是线程安全的(如引用[1]所述)。在多线程环境下,需要加锁。此外,还有一种使用局部静态变量的实现方式(C++11以后线程安全): ```cpp class Singleton { private: Singleton() {} // 私有构造函数 ~Singleton() {} // 私有函数 Singleton(const Singleton&) = delete; Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; public: static Singleton& getInstance() { static Singleton instance; // C++11保证静态局部变量的初始化是线程安全的 return instance; } }; ``` 在这个实现中,我们不需要手动销毁,因为静态局部变量在程序结束时自动销毁。函数设为私有,那么即使是在类的外部,当程序结束时,系统也会调用函数,因为静态局部变量的是由系统在退出时调用的,这个调用在类的实现文件中,所以可以访问私有函数。当然,我们也可以将函数设为公有。 因此,对于函数:如果使用第一种方式(new创建),并且我们提供了destroyInstance方法,那么函数私有是安全的。如果使用第二种方式(局部静态变量),函数私有也可以,因为系统在销毁静态变量时能够调用到私有函数(因为该静态变量定义在类成员函数内,而成员函数可以访问私有成员)。 但是,如果函数私有,那么用户不能直接定义该类的自动存储期的对象(因为自动存储期的对象在离开作用域时会调用函数,而函数私有,外部无法调用),所以只能通过单例的静态方法获取实例。这进一步保证了单例的唯一性。 所以,结论是:在单例模式中,构造函数(包括拷贝构造)必须私有化,函数也建议私有化,以完全控制对象的生命周期,防止外部创建销毁实例。 另外,引用[3]提到,如果没有定义构造函数函数,默认会生成公有的。因此,我们必须显式声明私有构造函数函数,或者将默认生成的删除(使用=delete)。 因此,回答用户的问题:是的,在单例设计模式中,构造函数函数都应该放在private里面。 同时,我们还要注意防止拷贝赋值(通过声明为私有并删除,或者用C++11的=delete)。 最后,根据要求生成相关问题。 </think> 在单例设计模式中,**构造函数函数必须声明为私有(private)**,这是实现单例模式的核心机制。以下是详细解释实现要点: ### 一、构造函数私有化的原因 1. **禁止外部实例化** 将构造函数设为 `private` 可防止外部代码直接通过 `new` 创建实例,确保只能通过类提供的静态方法获取唯一实例。 ```cpp class Singleton { private: Singleton() {} // 私有构造函数 public: static Singleton& getInstance() { static Singleton instance; // 唯一实例 return instance; } }; ``` 2. **防止意外拷贝** 需同时将**拷贝构造函数****赋值运算符**设为私有或删除(C++11+),避免通过复制产生新实例: ```cpp Singleton(const Singleton&) = delete; // 禁用拷贝构造 Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; // 禁用赋值操作 ``` ### 二、函数私有化的原因 1. **控制生命周期** 私有函数防止外部代码调用 `delete` 销毁实例,确保单例对象的生命周期由类自身管理(通常持续到程序结束)。 ```cpp private: ~Singleton() {} // 私有函数 ``` 2. **避免资源泄漏风险** 若函数公有,用户可能误删单例对象,导致后续访问失效或程序崩溃。 ### 三、多线程安全的实现 引用[1]提到多线程下需用**互斥锁**解决竞态条件(C++11 以上可使用局部静态变量的线程安全特性): ```cpp class Singleton { private: Singleton() = default; ~Singleton() = default; public: static Singleton& getInstance() { std::call_once(initFlag, []{ instance.reset(new Singleton); }); // 线程安全初始化 return *instance; } private: static std::unique_ptr<Singleton> instance; static std::once_flag initFlag; }; ``` ### 四、关键总结 | 组件 | 访问权限 | 必要性 | 作用 | |--------------|----------|----------------------|----------------------------------| | 构造函数 | `private` | **必须** | 禁止外部创建实例 | | 函数 | `private` | **必须** | 禁止外部销毁实例 | | 拷贝构造函数 | `private`/`delete` | **必须** | 防止拷贝生成新对象 | | 静态获取方法 | `public` | **必须** | 提供全局访问入口 | > **设计依据**:引用[1]明确指出构造函数需私有化以防止多线程重复创建实例;引用[2][3][4]验证了构造/函数的权限控制机制。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值