单例模式代码实现(C++)

本文介绍了三种不同的单例模式实现方式,包括使用静态成员变量和禁止拷贝构造及赋值操作等技术手段,确保整个系统中类只有一个实例。

版本1:

class Singleton
{
    private:
        Singleton(){}
        static Singleton *pInstance;
    public:
        static Singleton *GetInstance()
        {   
            if(pInstance == NULL)
                pInstance = new Singleton();
            return pInstance;
        }
}; 
版本2:

class Singleton
{
    private:
        Singleton(){}
    public:
        static Singleton *GetInstance()
        {   
            static Singleton instance;
            return &instance;
        }   
}; 
版本3:

class Singleton
{
    private:
        Singleton(){}
        Singleton(const Singleton &); 
        Singleton& operator=(const Singleton&);
    public:
        static Singleton *GetInstance()
        {   
            static Singleton instance;
            return &instance;
        }   
};




以下是几种不同实现方式的C++单例模式代码示例: ### 简单实现(非线程安全) ```cpp #include <iostream> class Singleton { private: static Singleton* instance; Singleton() {} // 构造函数私有化,防止外部创建实例 public: static Singleton* getInstance() { if (instance == nullptr) { instance = new Singleton(); } return instance; } void doSomething() { // 单例类的其他方法 } }; Singleton* Singleton::instance = nullptr; // 静态成员变量初始化 int main() { Singleton* instance1 = Singleton::getInstance(); Singleton* instance2 = Singleton::getInstance(); if (instance1 == instance2) { std::cout << "instance1 and instance2 are the same instance." << std::endl; } return 0; } ``` 该示例通过将构造函数私有化,只允许通过`getInstance`方法获取单例实例,不过此实现不是线程安全的,在多线程环境下可能会创建多个实例 [^2]。 ### 线程安全实现(使用互斥锁) ```cpp #include <iostream> #include <mutex> class Singleton { private: static Singleton* instance; static std::mutex mutex; protected: Singleton() { std::cout << "Singleton created.\n"; } public: // 禁止拷贝和赋值 Singleton(Singleton &other) = delete; void operator=(const Singleton &) = delete; static Singleton* getInstance() { std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex); if (instance == nullptr) { instance = new Singleton(); } return instance; } }; Singleton* Singleton::instance{nullptr}; std::mutex Singleton::mutex; int main() { Singleton* s1 = Singleton::getInstance(); Singleton* s2 = Singleton::getInstance(); std::cout << s1 << std::endl; std::cout << s2 << std::endl; return 0; } ``` 此示例使用`std::mutex`和`std::lock_guard`来保证线程安全,在多线程环境下也能确保只创建一个实例 [^1]。 ### 单例模板实现 ```cpp template<typename T> class Singleton { protected: Singleton() = default; public: static T& getInstance() { static T instance; return instance; } Singleton(const Singleton&) = delete; Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; }; // 使用示例 class MyClass : public Singleton<MyClass> { friend class Singleton<MyClass>; private: MyClass() = default; public: void doSomething() { // ... } }; // 使用 int main() { MyClass::getInstance().doSomething(); return 0; } ``` 该示例创建了一个单例模板,可用于复用代码,不同的类继承该模板即可实现单例模式 [^3]。 ### Meyers’ SingletonC++11及以后,简洁、线程安全且自动管理内存) ```cpp #include <iostream> class Singleton { private: Singleton() = default; ~Singleton() = default; Singleton(const Singleton&) = delete; Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; public: static Singleton& getInstance() { static Singleton instance; return instance; } void someMethod() { std::cout << "Singleton Method Called" << std::endl; } }; int main() { Singleton& singleton = Singleton::getInstance(); singleton.someMethod(); return 0; } ``` Meyers’ SingletonC++ 单例模式的最佳实践,在 C++11 及以后版本中简洁、线程安全且能自动管理内存 [^4]。
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