单列模式

本文介绍了C++中的单例模式实现方法及其特点,包括如何通过私有构造函数和静态成员函数来确保类只有一个实例,并提供了全局访问点。同时,文章还探讨了类的构造函数及相关默认成员函数的知识。

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1. 下面说法正确的是(A

A 一个空类默认一定生成构造函数,拷贝构造函数,赋值操作符,引用操作符,析构函数。

B可以有多个析构函数

C 析构函数可以为virtual,可以被重载

D 类的构造函数如果都不是public访问属性,则类的实例无法创建


分析:

 A 不严谨,参考《深度探索C++对象模型》第二章 构造函数语义学。“在需要的时候被编译器生产出来”’ 一个类是空类,没有任何事物需要它的构造器,所以编译器不会生成默认构造器。 

空类中有六个默认的成员函数: 1:构造函数 2:拷贝构造函数 3:析构函数 4:=运算符重载函数 5:取址运算符重载 6:const修饰的取址运算符重载(并返回const指针)

C析构函数没有参数列表,无法重载,但可以重写

D单列模式下,成员函数私有可以实例化。

 

单例模式也称为单件模式、单子模式,可能是使用最广泛的设计模式。其意图是保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点,该实例被所有程序模块共享

单例模式有许多种实现方法,在C++中,甚至可以直接用一个全局变量做到这一点,但这样的代码显的很不优雅。使用全局对象能够保证方便地访问实例,但是不能保证只声明一个对象——也就是说除了一个全局实例外,仍然能创建相同类的本地实例。

《设计模式》一书中给出了一种很不错的实现,定义一个单例类,使用类的私有静态指针变量指向类的唯一实例,并用一个公有的静态方法获取该实例。

单例模式通过类本身来管理其唯一实例,这种特性提供了解决问题的方法。唯一的实例是类的一个普通对象,但设计这个类时,让它只能创建一个实例并提供对此实例的全局访问。唯一实例类Singleton在静态成员函数中隐藏创建实例的操作。习惯上把这个成员函数叫做Instance(),它的返回值是唯一实例的指针。

class CSingleton
{
private:
	CSingleton()   //构造函数是私有的
	{
	}
	static CSingleton *m_pInstance;
public:
	static CSingleton * GetInstance()
	{
		if(m_pInstance == NULL)  //判断是否第一次调用
			m_pInstance = new CSingleton();
		return m_pInstance;
	}
};

用户访问唯一实例的方法只有GetInstance()成员函数。如果不通过这个函数,任何创建实例的尝试都将失败,因为类的构造函数是私有的。GetInstance()使用 懒惰初始化,也就是说它的返回值是当这个函数首次被访问时被创建的 。这是一种防弹设计——所有GetInstance()之后的调用都返回相同实例的指针

CSingleton* p1 = CSingleton :: GetInstance();
CSingleton* p2 = p1->GetInstance();
CSingleton & ref = * CSingleton :: GetInstance();
对GetInstance稍加修改,这个设计模板便可以适用于可变多实例情况,如一个类允许最多五个实例。

C++中的单例模式

### 单例模式的核心概念 单例模式是一种常见的创建型设计模式,其主要目标是确保一个类仅有一个实例存在,并提供一个全局访问点以便于程序中的其他部分可以方便地获取到这唯一的实例[^1]。 #### 单例模式的实现方式 以下是几种主流编程语言中单例模式的具体实现: --- #### **C# 的单例模式实现** 在 C# 中可以通过静态成员和私有构造函数来实现单例模式。下面是一个典型的懒汉式单例模式实现示例: ```csharp public class Singleton { private static Singleton _instance; private static readonly object LockObject = new object(); private Singleton() { } public static Singleton Instance { get { lock (LockObject) { if (_instance == null) _instance = new Singleton(); return _instance; } } } } ``` 此实现在首次调用 `Instance` 属性时才会创建对象,从而实现了延迟初始化的效果[^1]。 --- #### **C++ 的单例模式实现** 对于 C++ 而言,由于其支持更底层的操作特性,因此其实现有一定的复杂度。以下是一个线程安全的单例模式实现: ```cpp #include <iostream> #include <mutex> class Singleton { private: static std::unique_ptr<Singleton> instance; static std::once_flag initFlag; Singleton() {} // 私有构造函数防止外部实例化 public: static Singleton* GetInstance() { std::call_once(initFlag, [](){ instance.reset(new Singleton()); }); return instance.get(); } }; std::unique_ptr<Singleton> Singleton::instance = nullptr; std::once_flag Singleton::initFlag; int main() { Singleton* singleton = Singleton::GetInstance(); return 0; } ``` 通过使用 `std::call_once` 和 `std::once_flag` 来保证即使在多线程环境下也只会有唯一的一个实例被创建[^2]。 --- #### **Java 的单例模式实现** Java 提供了一种非常简洁的方式来实现单例模式——饿汉式单例模式。这种方式会在类加载阶段完成实例化的操作,因而无需担心线程同步问题。 ```java public class SingleInstance { private static final SingleInstance INSTANCE = new SingleInstance(); private SingleInstance() {} public static SingleInstance getInstance() { return INSTANCE; } } ``` 这种实现简单高效,但由于是在类加载期间即已完成实例化,可能会造成内存浪费(如果该实例从未被使用过)。另一种更为灵活的方式则是采用双重校验锁机制(DCL),如下所示: ```java public class DoubleCheckedLockingSingleton { private volatile static DoubleCheckedLockingSingleton uniqueInstance; private DoubleCheckedLockingSingleton() {} public static DoubleCheckedLockingSingleton getInstance() { if (uniqueInstance == null) { synchronized (DoubleCheckedLockingSingleton.class) { if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new DoubleCheckedLockingSingleton(); } } } return uniqueInstance; } } ``` 这里利用了 Java 内存模型中的 `volatile` 关键字来保障可见性和有序性,同时减少了不必要的加锁开销[^3]。 --- ### 单例模式的应用场景 1. **全局配置管理** 当应用程序需要维护一份统一的配置参数表时,通常会使用单例模式封装这些数据结构,这样能够避免重复读取文件或者数据库带来的性能损耗[^2]。 2. **日志记录器** 日志功能往往贯穿整个项目运行周期,为了简化接口调用流程并减少资源消耗,一般也会将其设计成单例形式。 3. **数据库连接池** 数据库连接属于昂贵资源,频繁建立销毁不仅低效还可能引发异常状况。借助单例模式可有效管理和复用有限数量的连接通道[^2]。 4. **缓存服务** 缓存系统同样适合作为单例处理,因为大多数情况下我们希望所有的模块都能共享同一份最新的缓存内容而不是各自独立存储副本[^3]。 ---
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