设计模式C++实现 四 ——单例模式

单例的一般实现比较简单，下面是代码和UML图。由于构造函数是私有的，因此无法通过构造函数实例化，唯一的方法就是通过调用静态函数GetInstance。

      UML图：

      代码：

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1. //Singleton.h   
2. class Singleton    
3. {  
4. public:  
5.     static Singleton* GetInstance();  
6. private:  
7.     Singleton() {}  
8.     static Singleton *singleton;  
9. };  
10. //Singleton.cpp   
11. Singleton* Singleton::singleton = NULL;  
12. Singleton* Singleton::GetInstance()  
13. {  
14.     if(singleton == NULL)  
15.         singleton = new Singleton();  
16.     return singleton;  
17. }  

//Singleton.h
class Singleton  
{
public:
	static Singleton* GetInstance();
private:
	Singleton() {}
	static Singleton *singleton;
};
//Singleton.cpp
Singleton* Singleton::singleton = NULL;
Singleton* Singleton::GetInstance()
{
	if(singleton == NULL)
		singleton = new Singleton();
	return singleton;
}

       这里只有一个类，如何实现Singleton类的子类呢？也就说Singleton有很多子类，在一种应用中，只选择其中的一个。最容易就是在GetInstance函数中做判断，比如可以传递一个字符串，根据字符串的内容创建相应的子类实例。这也是DP书上的一种解法，书上给的代码不全。这里重新实现了一下，发现不是想象中的那么简单，最后实现的版本看上去很怪异。在VS2008下测试通过。

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1. //Singleton.h   
2. #pragma once   
3. #include <iostream>   
4. using namespace std;  
5.   
6. class Singleton    
7. {  
8. public:  
9.     static Singleton* GetInstance(const char* name);  
10.     virtual void Show() {}  
11. protected: //必须为保护，如果是私有属性，子类无法访问父类的构造函数   
12.     Singleton() {}  
13. private:  
14.     static Singleton *singleton; //唯一实例的指针   
15. };  
16.   
17. //Singleton.cpp   
18. #include "Singleton.h"   
19. #include "SingletonA.h"   
20. #include "SingletonB.h"   
21. Singleton* Singleton::singleton = NULL;  
22. Singleton* Singleton::GetInstance(const char* name)  
23. {  
24.     if(singleton == NULL)  
25.     {  
26.         if(strcmp(name, "SingletonA") == 0)  
27.             singleton = new SingletonA();  
28.         else if(strcmp(name,"SingletonB") == 0)  
29.             singleton = new SingletonB();  
30.         else   
31.             singleton = new Singleton();  
32.     }  
33.     return singleton;  
34. }  

//Singleton.h
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;

class Singleton  
{
public:
	static Singleton* GetInstance(const char* name);
	virtual void Show() {}
protected: //必须为保护，如果是私有属性，子类无法访问父类的构造函数
	Singleton() {}
private:
	static Singleton *singleton; //唯一实例的指针
};

//Singleton.cpp
#include "Singleton.h"
#include "SingletonA.h"
#include "SingletonB.h"
Singleton* Singleton::singleton = NULL;
Singleton* Singleton::GetInstance(const char* name)
{
	if(singleton == NULL)
	{
		if(strcmp(name, "SingletonA") == 0)
			singleton = new SingletonA();
		else if(strcmp(name,"SingletonB") == 0)
			singleton = new SingletonB();
		else 
			singleton = new Singleton();
	}
	return singleton;
}

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1. //SingletonA.h   
2. #pragma once   
3. #include "Singleton.h"   
4. class SingletonA: public Singleton  
5. {  
6.     friend class Singleton; //必须为友元类，否则父类无法访问子类的构造函数   
7. public:  
8.     void Show() { cout<<"SingletonA"<<endl; }  
9. private:   //为保护属性，这样外界无法通过构造函数进行实例化   
10.     SingletonA() {}   
11. };  
12. //SingletonB.h   
13. #pragma once   
14. #include "Singleton.h"   
15. class SingletonB: public Singleton  
16. {  
17.     friend class Singleton; //必须为友元类，否则父类无法访问子类的构造函数   
18. public:  
19.     void Show(){ cout<<"SingletonB"<<endl; }  
20. private:  //为保护属性，这样外界无法通过构造函数进行实例化   
21.     SingletonB() {}  
22. };  

//SingletonA.h
#pragma once
#include "Singleton.h"
class SingletonA: public Singleton
{
	friend class Singleton; //必须为友元类，否则父类无法访问子类的构造函数
public:
	void Show() { cout<<"SingletonA"<<endl; }
private:   //为保护属性，这样外界无法通过构造函数进行实例化
	SingletonA() {} 
};
//SingletonB.h
#pragma once
#include "Singleton.h"
class SingletonB: public Singleton
{
	friend class Singleton; //必须为友元类，否则父类无法访问子类的构造函数
public:
	void Show(){ cout<<"SingletonB"<<endl; }
private:  //为保护属性，这样外界无法通过构造函数进行实例化
	SingletonB() {}
};

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1. #include "Singleton.h"   
2. int main()  
3. {  
4.     Singleton *st = Singleton::GetInstance("SingletonA");  
5.     st->Show();  
6.     return 0;  
7. }  

#include "Singleton.h"
int main()
{
	Singleton *st = Singleton::GetInstance("SingletonA");
	st->Show();
	return 0;
}

       上面代码有一个地方很诡异，父类为子类的友元，如果不是友元，函数GetInstance会报错，意思就是无法调用SingletonA和SIngletonB的构造函数。父类中调用子类的构造函数，我还是第一次碰到。当然了把SingletonA和SIngletonB的属性设为public，GetInstance函数就不会报错了，但是这样外界就可以定义这些类的对象，违反了单例模式。
       看似奇怪，其实也容易解释。在父类中构建子类的对象，相当于是外界调用子类的构造函数，因此当子类构造函数的属性为私有或保护时，父类无法访问。为共有时，外界就可以访问子类的构造函数了，此时父类当然也能访问了。只不过为了保证单例模式，所以子类的构造函数不能为共有，但是又希望在父类中构造子类的对象，即需要调用子类的构造函数，这里没有办法才出此下策：将父类声明为子类的友元类。

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