设计模式(4)- 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：
[img]http://dl2.iteye.com/upload/attachment/0098/7532/5388ce3f-eb9a-367f-a2b9-445762efdb13.gif[/img]

//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。

//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;
}

//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() {}
};

#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。