C++单例模式

原创已于 2022-08-03 10:56:11 修改 · 295 阅读

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#单例模式

于 2022-08-03 10:55:17 首次发布

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本文介绍了单例模式的概念，它确保一个类只有一个实例并提供全局访问点。文章详细讲解了懒汉式和饿汉式的实现方式，以及它们在多线程环境下的线程安全问题。懒汉式在首次请求时创建单例，可能导致线程不安全，而饿汉式在类加载时即创建单例，天生线程安全。总结了单例模式的优缺点，并通过C++代码示例展示了不同实现方式。

简介

懒汉式

饿汉式

简介

单例模式，通过创建的类在当前进程中只有一个实例(根据需要，也有可能一个线程中属于单例)

自己负责创建自己的对象，这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

实现方式

1.将默认构造函数设为私有，防止其他对象使用单例类的new运算符

2.新建一个静态构造方法作为构造函数。该函数调用私有构造函数来创建对象，并将其保存在一个静态成员变量中。此后所有对于该函数的调用都将返回这一缓存对象。

优点

1.可以保证一个类只有一个实例

2.获得了一个指向该实例的全局访问点

3.仅在首次请求单例对象时对其进行初始化

缺点

1.违反了单一职责原则。

2.多线程避免多次创建单例对象。

懒汉式

需要的时候才会创建

1.线程不安全,如果两个线程同时调用getsinstance的话，第一个被创建的会被第二个覆盖，并且第一个申请的空间没有释放，造成内存泄漏。

#include <iostream>
#include <string>
#include <mutex>
using namespace std;
class Singleton {
public:
    static Singleton* GetInstance() {
        if (instance_ == nullptr)
            instance_ = new Singleton();
        return instance_;
    }
private:
    Singleton(){}
    static Singleton* instance_;
};
Singleton* Singleton::instance_ = nullptr;
int main() 
{
    Singleton* s1 = Singleton::GetInstance();
    Singleton* s2 = Singleton::GetInstance();
    cout << "s1的地址" << (int)s1 << endl;
    cout << "s2的地址" << (int)s2 << endl;
    return 0;
}

2.线程安全，进行加锁

#include <iostream>
#include <string>
#include <mutex>
using namespace std;
class Singleton {
public:
    static Singleton* GetInstance() {
        if (instance_ == nullptr)
        {
            m_mutex.lock();
            if(instance_==nullptr)
                instance_ = new Singleton();
            m_mutex.unlock();
        }
        return instance_;
    }
private:
    Singleton(){}
    static Singleton* instance_;
    static mutex m_mutex;
};
Singleton* Singleton::instance_ = nullptr;
mutex Singleton::m_mutex;
int main() 
{
    Singleton* s1 = Singleton::GetInstance();
    Singleton* s2 = Singleton::GetInstance();
    cout << "s1的地址" << (int)s1 << endl;
    cout << "s2的地址" << (int)s2 << endl;
    return 0;
}

饿汉式

一开始就创建好了，以后不再改变天生是线程安全的

#include <iostream>
#include <string>
#include <mutex>
using namespace std;
class Singleton {
public:
    static Singleton* GetInstance() {
        return instance_;
    }
private:
    Singleton(){}
    static Singleton* instance_;
    static mutex m_mutex;
};
Singleton* Singleton::instance_ = new Singleton();
int main() 
{
    Singleton* s1 = Singleton::GetInstance();
    Singleton* s2 = Singleton::GetInstance();
    cout << "s1的地址" << (int)s1 << endl;
    cout << "s2的地址" << (int)s2 << endl;
    return 0;
}