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c++ -- 单例模式

nanyue 2025-01-08 16:17:42 技术文章 3 ℃

单例模式的作用:

单例模式的作用是让某个类是全局唯一的并且是全局可访问的,显然单例是一个全局变量,方便我们存储全局的信息和调用。例如日志、配置、管理者等。

最简单的实现案例:

单例表明这个类只能做一次实例化,这个实例是属于这个类的唯一,显然静态成员变量很合适,因为它只属于类不属于具体某个对象。下面这个例子,我们将A做成了单例,持有静态成员instance,通过静态成员方法对其进行访问,并且做了判断,让这个成员仅初始化一次,这样就实现了单例模式。

#include <iostream>

class A {
public:
  static A *getInstance() {
    if (instance) {
      return instance;
    }
    instance = new A();
    return instance;
  }
  void Show() { std::cout << "A" << std::endl; }

private:
  static A *instance;
};

A *A::instance = nullptr;

int main(int argc, char const *argv[]) {
  A::getInstance()->Show();
  return 0;
}

需要注意的问题:

以上的实现很简单,但是存在一些问题:

--1 大家经常听到的多线程问题,多个线程同时初始化,有可能就会出现都发现instance 还是nullptr ,都进行了实例化,导致单例模式被破坏。

--2 类A的构造函数在外部可以被调用,包括拷贝构造函数等,都可能在外部创建其他实例,破坏了单例模式。

--3 这个写法每个单例类都需要写一遍单例实现,代码繁琐。

实际项目单例写法:

针对以上问题,在实际项目中,我们是这样实现的:

--1 使用局部静态变量来实现线程安全(c++ 11 之后局部静态变量创建是线程安全的)

--2 禁用了拷贝构造、移动构造、拷贝赋值运算符、移动赋值运算符,默认构造函数定义为私有方法,这里的写法有一点需要额外提醒的,这里的构造函数和运算符定义为delete 时是不需要形参的,但如果要重写则需要写形参。

--3 使用宏定义来简化代码

#define MARK_SINGLETON(cls)                                                    \
public:                                                                        \
  inline static cls *GetInstance() {                                           \
    static cls s_instance;                                                     \
    return &s_instance;                                                        \
  }                                                                            \
                                                                               \
private:                                                                       \
  cls(const cls &) = delete;                                                   \
  cls(cls &&) = delete;                                                        \
  cls &operator=(const cls &) = delete;                                        \
  cls &operator=(cls &&) = delete;                                             \
  cls() = default;                                                             \

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