c++实现单例模式的三种方案

第一种:单线程(懒汉)

第二种:多线程(互斥量实现锁+懒汉)

第三种:多线程(const static+饿汉)(还要继续了解)

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//单线程解法
//这种解法在多线程的情况下,可能创建多个实例。
class Singleton1
{
private:
    static Singleton1* m_pInstance1;//需要的时候才创建,懒汉
    //利用static关键字的特性,不属于任何类,整个类只有一个
    Singleton1();
public:
    static Singleton1* GetInstance1();
    static void DestroyInstance1();
};
Singleton1::Singleton1()
{
    cout << "创建单例" << endl;
}
Singleton1* Singleton1::GetInstance1()
{
    return m_pInstance1;
}
void Singleton1::DestroyInstance1()
{
    if (m_pInstance1 != nullptr)
    {
        delete m_pInstance1;
        m_pInstance1 = nullptr;
    }
}

//初始化一个对象
Singleton1* Singleton1::m_pInstance1 = new Singleton1();

//单线程下多次获取实例
void test1()
{
    Singleton1* singletoObj1 = Singleton1::GetInstance1();
    cout << singletoObj1 << endl;

    Singleton1* singletoObj2 = Singleton1::GetInstance1();
    cout << singletoObj2 << endl;

    //上面的两个对象会指向同一个地址

    Singleton1::DestroyInstance1();
}
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//多线程+加锁(互斥量)
class Singleton2
{
private:
    Singleton2();
    static Singleton2* m_pInstance2;
    static mutex m_mutex;//互斥量
public:
    static Singleton2* GetInstance2();
    static void DestroyInstance2();
};

Singleton2::Singleton2()
{
    cout << "创建单例2" << endl;
}
Singleton2* Singleton2::GetInstance2()
{
    if (m_pInstance2 == nullptr)
    {
        cout << "加锁中" << endl;
        m_mutex.lock();
        if (m_pInstance2 == nullptr)
        {
            m_pInstance2 = new Singleton2();
        }
        cout << "解锁中" << endl;
        m_mutex.unlock();
    }
    return m_pInstance2;
}
void Singleton2::DestroyInstance2()
{
    if (m_pInstance2 != nullptr)
    {
        delete m_pInstance2;
        m_pInstance2 = nullptr;
    }
}
//静态成员变量的定义
Singleton2* Singleton2::m_pInstance2 = nullptr;//懒汉式的写法
mutex Singleton2::m_mutex;

//常见一个实例对象,给下面的多线程调用
void print_singleton_instance()
{
    Singleton2* singletonObj2 = Singleton2::GetInstance2();
    cout << "新的一个实例对象" << singletonObj2 << endl;
}

void test2()
{
    vector<thread> threads;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        //十个线程都指向同一个静态变量的地址
        threads.push_back(thread(print_singleton_instance));
    }
    for (auto& thr : threads)
    {
        thr.join();
    }
}
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//方案三:使用const特性,来替换方案二的加锁操作
class Singleton3
{
private:
    Singleton3(){}
    static const Singleton3* m_pInstance3;
public:
    static Singleton3* GetInstance3();
    static void DestroyInstance3();
};

Singleton3* Singleton3::GetInstance3()
{
    //这个函数的返回值如果变化曾const static属性,就不用进行const_cast
    return const_cast<Singleton3*> (m_pInstance3);
}

void Singleton3::DestroyInstance3()
{
    if (m_pInstance3 != nullptr)
    {
        delete m_pInstance3;
        m_pInstance3 = nullptr;
    }
}

//静态成员变量的定义
const Singleton3* Singleton3::m_pInstance3 = new Singleton3();//饿汉式的写法

//常见一个实例对象,给下面的多线程调用
void print_singleton_instance3()
{
    Singleton3* singletonObj3 = Singleton3::GetInstance3();
    cout << "新的一个实例对象" << singletonObj3 << endl;
}

void test3()
{
    vector<thread> threads;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        //十个线程都指向同一个静态变量的地址
        threads.push_back(thread(print_singleton_instance3));
    }
    for (auto& thr : threads)
    {
        thr.join();
    }
}
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