【C++】单例模式之C++实现

单例模式的概念

只允许一个产生一个对象的类

单例模式的实现方法

1.单例类保证全局只有唯一一个自行创建的实例对象
2.单例类提供获取这个唯一实例的接口

单例模式的优缺点

优点

（1）阻止其他度对象实例化自己的副本，保证所有访问唯一性
（2）类控制了实例化的过程，所以可以灵活的更改实例化的过程

缺点

（1）每次都需要检查是否对象已经生成，造成些微的开销
（2）使用单例对象时，开发人员可能会意外发现自己无法实例化该类

单例模式的分类

懒汉模式（适用于各种场景）

在需要的时候创建对象
懒汉模式需要加入synchronized才可以保证线程安全

饿汉模式（在某些场景下受到限制）

在main函数开始的时候即创建对象

饿汉模式是线程安全的

代码实现

懒汉模式的实现

普通版本

class singleton
{
public:
	static singleton* getinstance()//获取对象实例的唯一接口
	{
		if (_inst == null)
		{
			_inst = new singleton;
		}
		return _inst;
	}

	void print()
	{
		cout << "singleton : " << _a << endl;
	}

private:
	singleton()//防止构造函数创建对象
		:_a(0)
	{}

	singleton& operator=(const singleton&) = delete;
	singleton(const singleton&) = delete;

	int _a;
	static singleton* _inst;//指向实例化的指针定义成静态成员
};

singleton* singleton::_inst = null;

线程安全版本

加入raii机制，避免死锁的出现

class singleton
{
public:
	static singleton* getinstance()//获取对象实例的唯一接口
	{
		if (null == _inst)//只有在创建实例的时候才进行加锁提高效率
		{
			lock_guardlock(_mtx);
			if (_inst == null)
			{
				_inst = new singleton;
			}
		}
		return _inst;
	}

	void print()
	{
		cout << "singleton : " << _a << endl;
	}

private:
	singleton()//防止构造函数创建对象
		:_a(0)
	{}

	singleton& operator=(const singleton&) = delete;
	singleton(const singleton&) = delete;

	int _a;
	static singleton* _inst;//指向实例化的指针定义成静态成员
	static mutex _mtx;//保证安全的互斥锁
};

singleton* singleton::_inst = null;
mutex singleton::_mtx;

内存栅栏技术&单例对象的释放

添加双检查机制来提高效率

添加内存栅栏技术来防止由于提升效率而打乱执行的顺序

对单例模式的释放，下面这种方法是有问题的

最好是调用atexit回调机制，在main函数结束完毕后再进行释放

class singleton
{
public:
	static singleton* getinstance()//获取对象实例的唯一接口
	{
		if (null == _inst)//只有在创建实例的时候才进行加锁提高效率
		{
			lock_guardlock(_mtx);

			if (_inst == null)
			{
				singleton* tmp = new singleton;
				memorybarrier();//内存栅栏技术
				_inst = tmp;
			}
		}
		return _inst;
	}

	void print()
	{
		cout << "singleton : " << _inst << endl;
	}

	static void dellinstance()
	{
		lock_guardlock(_mtx);

		if (_inst)
		{
			cout << "delete " << endl;
			delete _inst;
			_inst = null;
		}
	}

private:
	singleton()//防止构造函数创建对象
		:_a(0)
	{}

	singleton& operator=(const singleton&) = delete;
	singleton(const singleton&) = delete;

	int _a;
	static singleton* _inst;//指向实例化的指针定义成静态成员
	static mutex _mtx;//保证安全的互斥锁
};

singleton* singleton::_inst = null;
mutex singleton::_mtx;

饿汉模式的实现

简洁，高效，不用加锁

但是在特定情况下会出现问题

实现方法1

class singleton
{
public:
	static singleton& getinstance()
	{
		assert(_inst);
		return *_inst;
	}

	void print()
	{
		cout << "singleton : " << _inst << endl;
	}
private:
	singleton()
		:_a(0)
	{}

	int _a;
	singleton& operator=(const singleton&) = delete;
	singleton(const singleton&) = delete;

	static singleton* _inst;
};

singleton* singleton::_inst = new singleton;

实现方法2

class singleton
{
public:
	static singleton& getinstance()
	{
		static single _inst;
		return *_inst;
	}

	void print()
	{
		cout << "singleton : " << _inst << endl;
	}
private:
	singleton()
		:_a(0)
	{}

	int _a;
	singleton& operator=(const singleton&) = delete;
	singleton(const singleton&) = delete;

	static singleton* _inst;
};

singleton* singleton::_inst = null;