C++ 单例模式总结

Myth丶恋晨 2024-03-17 11:40 60阅读 0赞

#### 一、单例模式介绍 ####

单例模式是一种常见的设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问该实例。这个模式通常用于需要限制系统中某个类的实例数量的情况，例如数据库连接池、线程池、缓存等。使用单例模式可以避免在系统中创建多个实例，从而节省系统资源和提高性能。

在单例模式中，通常会将类的构造函数设为私有，这样外部就无法通过直接实例化该类来创建新的实例。而是通过一个静态方法或属性来获取该类的唯一实例。如果该类的实例不存在，则该方法或属性会创建一个新的实例并返回，否则直接返回已有的实例。这种方式确保了该类只有一个实例，并且该实例可以被全局访问。

#### 二、实现 ####

2.1懒汉式

懒汉式是单例模式中的一种实现方式，它的特点是在第一次使用时才创建实例。下面是一种非线程安全的懒汉式单例模式的实现：

class CSingleton
    {
    public:
        static CSingleton* GetInstance()
        {
            if (m_pInstance == nullptr) {
                m_pInstance = new CSingleton();
            }
            return m_pInstance;
        }
    private:
        CSingleton() {};
        static CSingleton* m_pInstance;
    };

未了使线程安全，可以给它加锁

class CSingleton
    {
    public:
        static CSingleton* GetInstance()
        {
            if (m_pInstance == nullptr) { // 避免每次调用 GetInstance的方法都加锁
                std::unique_lock<std::mutex> lock(m_Mutex); // 加锁
                if (m_pInstance == nullptr) { // 避免多线程重复创建
                    m_pInstance = new CSingleton();
                }
            }
            return m_pInstance;
        }
    
        static void DeleteInstance()
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(m_Mutex); // 加锁
            if (m_pInstance) {
                delete m_pInstance;
                m_pInstance = nullptr;
            }
        }
    
        CSingleton(const CSingleton&) = delete;
        CSingleton& operator=(const CSingleton&) = delete;
        CSingleton(CSingleton&&) = delete;
        CSingleton& operator=(CSingleton&&) = delete;
    private:
        // 将其构造和析构成为私有的, 禁止外部构造和析构
        CSingleton() {};
        ~CSingleton() {};
    private:
    
        static CSingleton * m_pInstance;
        static std::mutex m_Mutex;
    };

2.2 饿汉式

饿汉式是单例模式中的一种实现方式，它的特点是在类加载时就创建实例。这种方式的优点是实现简单，线程安全，没有锁的开销，但是缺点是可能会浪费一定的内存空间，因为实例在类加载时就被创建了，即使后续没有使用也会占用一定的内存空间。

class Singleton {
    public:
        static Singleton& getInstance() {
            static Singleton instance;
            return instance;
        }
    
        Singleton(const Singleton&) = delete;
        Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
        Singleton(Singleton&&) = delete;
        Singleton& operator=(Singleton&&) = delete;
    
    private:
        Singleton() {
            // 私有构造函数
        }
    
        ~Singleton() {
            // 私有析构函数
        }
    };

注：C++11起，Singleton 最佳实现是静态局部对象的方法，该方法是线程安全的。C++11标准保证：如果多个线程试图同时初始化同一静态局部对象，则初始化严格只发生一次，但是C98不保证

参考：

[C++的三种单例模式-----深度解析\_c++单例模式\_zhanghuaichao的博客-CSDN博客][C_-----_c_zhanghuaichao_-CSDN]

[【C++】C++ 单例模式总结（5种单例实现方法）\_单例模式c++实现\_unonoi的博客-CSDN博客][C_C_ _5_c_unonoi_-CSDN]

[C_-----_c_zhanghuaichao_-CSDN]: https://blog.csdn.net/zhanghuaichao/article/details/79459130
[C_C_ _5_c_unonoi_-CSDN]: https://blog.csdn.net/unonoi/article/details/121138176