C++ 单例模式

懒汉模式

1. 在多线程情况下，懒汉模式是线程是不安全的，如果多个线程同时去访问单例对象，而这个单例对象尚未初始化，那么在判断 instance == nullptr 的时候，可能会出现 instance 已经在创建了，但是判断结果还是为true，就会创建出多个单例对象的实例；

解决方案：使用双检查锁；使用静态局部变量也可以解决；

为什么要两次判断 instance == nullptr 之后，才初始化单例对象？

假设此时单例对象还没有创建，有两个线程同时进入单例对象的访问函数，此时两个线程都通过的第一次为空的判断，在两次判断之间有一把互斥锁，只有一个线程可以获取，该线程获取后，第二次判断为空，开始初始化单例对象，初始化结束后释放锁；此时另一个线程进入第二次为空判断，发现单例对象已经初始化；通过双检查锁的机制，可以避免线程安全问题；

为什么互斥锁在两次检查之间获取，而不是在第一次检查开始前直接获取？

如果放在第一次检查前，那么每次获取单例对象，都要先获取互斥锁，会带来极大的资源浪费；

2. 单例模式的默认构造函数需要设置为private，且拷贝构造函数和 "=" 赋值运算符都要禁用；

单例模式的默认构造函数设置为private是为了防止构造函数被外部调用，如果外部可以调用单例类的构造函数，那么这就不会仅存在一个单例；

禁用拷贝构造函数和 "=" 赋值运算符也是同理，反之单例类对象被多次创建；

// 线程安全的懒汉模式
#include <mutex>

class SingleClass {

public:
    SingleClass(const SingleClass&) = delete;
    SingleClass& operator=(const SingleClass&) = delete;

    static SingleClass *getInstance() {
        if (instance == nullptr) {
            m_mutex.lock();
            if (instance == nullptr) {
                instance = new SingleClass();
            }
            m_mutex.unlock();
        }
        return instance;
    }

private:
    static SingleClass *instance;
    static std::mutex m_mutex;

    SingleClass() = default;
    
};

// 静态变量需要在类内声明，在类外初始化
SingleClass *SingleClass::instance = nullptr;
std::mutex SingleClass::m_mutex;

饿汉模式

 1. 与懒汉模式的区别就在于，在程序启动时，或在类加载时编译期，就将单例类实例化，所以不需要双检查锁，也就不存在线程安全问题；在获取单例实例的时候，直接return instance 即可。