实现单例模式C++版本
还是先看最简单的C++单例模式
class CSingleton { private: CSingleton(){} static CSingleton *pInstance; public: static CSingleton* getInstance() { if(pInstance == NULL) { pInstance = new CSingleton(); } return pInstance; } };
大多数时候,这样的实现都不会出现问题。有经验的读者可能会问,m_pInstance指向的空间什么时候释放呢?更严重的问题是,该实例的析构函数什么时候执行?
如果在类的析构行为中有必须的操作,比如关闭文件,释放外部资源,那么上面的代码无法实现这个要求。我们需要一种方法,正常的删除该实例。
可以在程序结束时调用GetInstance(),并对返回的指针掉用delete操作。这样做可以实现功能,但不仅很丑陋,而且容易出错。因为这样的附加代码很容易被忘记,而且也很难保证在delete之后,没有代码再调用GetInstance函数。
一个妥善的方法是让这个类自己知道在合适的时候把自己删除,或者说把删除自己的操作挂在操作系统中的某个合适的点上,使其在恰当的时候被自动执行。
我们知道,程序在结束的时候,系统会自动析构所有的全局变量。事实上,系统也会析构所有的类的静态成员变量,就像这些静态成员也是全局变量一样。利用这个特征,我们可以在单例类中定义一个这样的静态成员变量,而它的唯一工作就是在析构函数中删除单例类的实例。
class CSingleton { private: CSingleton(){} static CSingleton *pInstance; class CGarbo//它的唯一工作就是在析构函数中删除CSingleton的实例 { public: ~CGarbo() { if(pInstance) { delete pInstance; } } }; static CGarbo garbo;//定义一个静态成员变量,程序结束时,系统会自动调用它的析构函数 public: static CSingleton* getInstance() { if(pInstance == NULL)//判断是否第一次调用 { pInstance = new CSingleton() } return pInstance; } };
类CGarbo被定义为CSingleton的私有内嵌类,以防该类被在其他地方滥用。
程序运行结束时,系统会调用CSingleton的静态成员Garbo的析构函数,该析构函数会删除单例的唯一实例。
使用这种方法释放单例对象有以下特征:
在单例类内部定义专有的嵌套类;
在单例类内定义私有的专门用于释放的静态成员;
利用程序在结束时析构全局变量的特性,选择最终的释放时机;
使用单例的代码不需要任何操作,不必关心对象的释放。
使用局部静态变量,非常强大的方法,完全实现了单例的特性,而且代码量更少,也不用担心单例销毁的问题。
但使用此种方法也会出现问题,当如下方法使用单例时问题来了,
Singleton singleton = Singleton :: GetInstance();
这么做就出现了一个类拷贝的问题,这就违背了单例的特性。产生这个问题原因在于:编译器会为类生成一个默认的构造函数,来支持类的拷贝。
最后没有办法,我们要禁止类拷贝和类赋值,禁止程序员用这种方式来使用单例。
class CSingleton { private: CSingleton() //构造函数是私有的 { } CSingleton(const CSingleton &); CSingleton & operator = (const CSingleton &); public: static CSingleton & GetInstance() { static CSingleton instance; //局部静态变量 return instance; } };
这时的拷贝构造函数和赋值拷贝构造函数需要声明成私有的,并且只声明不实现。这样,如果在外部通过构造函数、拷贝构造函数、赋值拷贝构造函数等新建实例都会产生编译器错误。如果类的成员函数或者友元函数创建实例会引起连接器的错误。
到这里还是单线程的模式,如果想在多线程下运行,还必须想上一篇C#版本的单例模式一样,利用同步锁。
Singleton* Singleton::Instantialize() { if(pInstance == NULL) { //double check Lock lock(cs); //用lock实现线程安全,用资源管理类,实现异常安全 //使用资源管理类,在抛出异常的时候,资源管理类对象会被析构,析构总是发生的无论是因为异常抛出还是语句块结束。 if(pInstance == NULL) { pInstance = new Singleton(); } } return pInstance; }