28.C++- 单例类模板(详解)

单例类

描述

指在整个系统生命期中,一个类最多只能有一个实例(instance)存在,使得该实例的唯一性(实例是指一个对象指针)  , 比如:统计在线人数

 

在单例类里,又分为了懒汉式和饿汉式,它们的区别在于创建实例的时间不同:

• 懒汉式 : 指代码运行后,实例并不存在,只有当需要时,才去创建实例(适用于单线程)
• 饿汉式 : 指代码一运行,实例已经存在,当时需要时,直接去调用即可(适用于多线程)

 

用法

• 将构造函数的访问属性设置为private,
• 提供一个GetInstance()静态成员函数,只能供用户访问唯一一个实例.
• 定义一个静态成员指针,用来供用户获取
• 重载 (=)赋值操作符以及拷贝构造函数,并设为private, 避免对象间拷贝,复制.

 

初探单例类-懒汉式:

#include <iostream>
using namespace std; 

class CSingleton
{
private:
       static CSingleton* m_pInstance;

       CSingleton()         //构造函数为private
       {
       } 

       CSingleton& operator = (const CSingleton& t);
       CSingleton(const CSingleton &);
public:
       static CSingleton* getInstance()
       {
              if(m_pInstance==NULL)
                     m_pInstance= new CSingleton(); 
           
               return m_pInstance;
       }

       void print()
       {
           cout<<this<<endl;      
       }
};

CSingleton* CSingleton::m_pInstance = NULL;

int main()
{
       CSingleton *p1=CSingleton::getInstance();
       CSingleton *p2=CSingleton::getInstance(); 
       CSingleton *p3=CSingleton::getInstance();

       p1->print();
       p2->print();
       p3->print();

　　　　return 0;
}

运行打印:

0x6e2d18
0x6e2d18
0x6e2d18

从打印结果可以看出,该指针对象指向的都是同一个地址,实现了一个类最多只能有一个实例(instance)存在.

 

注意:由于实例(instance),在系统生命期中,都是存在的,所以只要系统还在运行,就不需要delete

 

上面的懒汉式如果在多线程情况下 ,多个Csingleton指针对象同时调用getInstance()成员函数时,由于m_pInstance = NULL,就会创建多个实例出来.(除非使用mutex来添加互斥)

 

所以,在多线程情况下,需要使用饿汉实现

代码如下:

class CSingleton
{
private:

       static CSingleton* m_pInstance;

        CSingleton()         //构造函数为private
       {
       }             

       CSingleton& operator = (const CSingleton& t);
       CSingleton(const CSingleton &); 

public:
       static CSingleton* getInstance()
       {  
               return m_pInstance;
       }
};

CSingleton* CSingleton::m_pInstance = new CSingleton;  

也可以直接粗暴的用static变量:

class CSingleton
{
private:

     

        CSingleton()         //构造函数为private
       {
       }             

       CSingleton& operator = (const CSingleton& t);
       CSingleton(const CSingleton &); 

public:
       static CSingleton* getInstance()
       {  
               static CSingleton Instance;
               return &Instance;
       }
};

注意:

　　类函数中如果使用static静态局部变量,那么该变量是不安全的,因为static变量是一直存在的,所有对象都会共享这个变量.

 

 

 

单例类模板

我们现在讲解的仅仅是个框架,里面什么都没有,不能满足需求啊,所以还要写为单例类模板头文件,当需要单例类时,直接声明单例类模板头文件即可

写CSingleton.h

#ifndef _SINGLETON_H_
#define _SINGLETON_H_

template <typename T>
class CSingleton
{
private:
        static T* m_pInstance;

        CSingleton()         //构造函数为private
        {     
　　　　 }       
        
public:
       static T* getInstance()
       {   
               return m_pInstance;
       }
};

template <typename T>
T*  CSingleton<T> :: m_pInstance = new T;

#endif

当我们需要这个单例类模板时,只需要在自己类里通过friend添加为友元即可,

 

接下来试验单例类模板

写main.cpp

#include <iostream>
#include <string>
#include "CSingleton.h"

using namespace std;

class Test
{
       friend class CSingleton<Test> ;  //声明Test的友元为单例类模板
private:   
       string mstr;

        Test(): mstr("abc")
       {
       }

       Test& operator = (const Test& t);
       Test(const Test&);

public:    
        void Setmstr(string t)
　　　　{
         mstr=t;
　　　　}

        void print()
       {
        cout<<"mstr = "<<mstr<<endl;
        cout<<"this = "<<this<<endl;
       }
};

int main()
{
        Test *pt1 = CSingleton<Test>::getInstance();
        Test *pt2 = CSingleton<Test>::getInstance();   

        pt1->print();
        pt2->print();

        pt1->Setmstr("ABCDEFG");
        pt2->print();

        return 0;
}

运行打印:

mstr = abc
this = 0x2d2e30

mstr = abc
this = 0x2d2e30

mstr = ABCDEFG
this = 0x2d2e30