C++中的单例类模板

最新推荐文章于 2025-06-17 11:35:49 发布

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文章标签： c/c++ 设计模式

原文链接：http://www.cnblogs.com/dishengAndziyu/p/10919214.html

本节课讲述单例类模式，提出在架构设计中某些类最多只能有一个对象的需求，探讨如何定义此类。介绍单例模式控制对象数目需隐藏构造函数，还指出其存在需重复定义静态成员变量和函数的问题，最后给出解决方案，即开发单例类模板供后续使用。

1，本节课讲述单例类模式，实现并抽取相关代码实现单例类模板，在以后开发工作中，如果想要使用单例模式，那么直接使用今天开发的单例类模板就可以；

2，需求的提出：

1，在架构设计时，某些类在整个系统生命期中最多只能有一个对象存在（ Single Instance )；

1，如超市收银系统，由外观来说其由显示器、扫描枪、收款箱组成，这几部分都只有一个部件，用面向对象的思想来进行架构设计的话，扫描枪应该对应到代码里面的一个类，它应该用来创建对象，实际的硬件只有一个扫描枪，肯定要限制扫描枪对应的类只能创建一个对象；

2，这个时候单例模式的需求就出来了；

3，问题：

1，如何定义一个类，使得这个类最多只能创建一个对象？

4，单例模式：

1，要控制类的对象数目，必须对外隐藏构造函数；

1，要创建一个对象，必然要调用构造函数，因此可以控制构造函数的访问属性；

2，思路：

1，将构造函数的访问属性设置为 private；

1，外界就不能创建对象了；

2，定义 instance 并初始化为 NULL；

3，当需要使用对象时，访问 instance 的值；

1，空值：创建对象，并用 instance 标记；

2，非空值：返回 instance 标记的对象；

5，单例模式初探编程实验：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class SObject
{
    static SObject* c_instance;  // 定义标识符指针；

    /* 不需用拷贝和赋值 */    
    SObject(const SObject&);
    SObject& operator= (const SObject&);
    
    SObject()  // 构造函数创建为私有的；
    {
    }
public:
    static SObject* GetInstance();
    
    void print()
    {
        cout << "this = " << this << endl;
    }
};

SObject* SObject::c_instance = NULL; //类的外部对静态变量定义并初始化；

SObject* SObject::GetInstance()  // 创建对象
{
    if( c_instance == NULL )
    {
        c_instance = new SObject();
    }
    
    return c_instance;
}

int main()
{
    SObject* s = SObject::GetInstance();
    SObject* s1 = SObject::GetInstance();
    SObject* s2 = SObject::GetInstance();
    
    s->print();  // this = 0x940a008
    s1->print();  // this = 0x940a008
    s2->print();  // this = 0x940a008
    
    return 0;
}

1，上述代码中并没有释放这个唯一的对象，这是因为单例模式所对应的对象在系统的生命周期中都是存在的，如果这个系统还在运行，就不需用释放它；

2，单例模式所得到的对象在整个系统运行过程中是绝对不释放的；

6，单例模式存在问题（这里做的是锦上添花的事，要求完美）：

1，需要使用单例模式时：

1，必须定义静态成员变量 c_instance；

2，必须定义静态成员函数 GetInstance()；

2，如果现在要开发超市收银系统，那么开发扫描枪对应的类需要用单例模式来实现，收款箱对应的类也要用单例模式来实现，这个时候就要写重复的静态成员变量和静态成员函数；

3，静态成员变量和静态成员函数和我们类的实际功能没有关系，这是单例模式的逻辑；

7，解决方案：

1，将单例模式相关的代码抽取出来，开发单例类模板，当需要单例类时，直接使用单例类模板；

8，单例类模板编程实验：

1，单例模式类模板 Singleton.h 文件：

 1 #ifndef _SINGLETON_H_
 2 #define _SINGLETON_H_
 3 
 4 template
 5 < typename T >
 6 class Singleton
 7 {
 8     static T* c_instance;
 9 public:
10     static T* GetInstance();
11 };
12 
13 template
14 < typename T >
15 T* Singleton<T>::c_instance = NULL;
16 
17 template
18 < typename T >
19 T* Singleton<T>::GetInstance()
20 {
21     if( c_instance == NULL )
22     {
23         c_instance = new T();
24     }
25     
26     return c_instance;
27 }
28 
29 #endif

2，单例模式的使用：

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 #include "Singleton.h"
 4 
 5 using namespace std;
 6 
 7 class SObject
 8 {
 9     friend class Singleton<SObject>;    // 当前类需要使用单例模式
10     
11     SObject(const SObject&);
12     SObject& operator= (const SObject&);
13     
14     SObject()
15     {
16     }
17 public:
18     
19     void print()
20     {
21         cout << "this = " << this << endl;
22     }
23 };
24 
25 int main()
26 {
27     SObject* s = Singleton<SObject>::GetInstance();
28     SObject* s1 = Singleton<SObject>::GetInstance();
29     SObject* s2 = Singleton<SObject>::GetInstance();
30     
31     s->print();  // 0x9621008；
32     s1->print();  // 0x9621008；
33     s2->print();  // 0x9621008；
34     
35     return 0;
36 }