C++完美实现Singleton模式

约定不等于承诺〃 2022-08-06 07:24 135阅读 0赞

Singleton模式是常用的设计模式之一，但是要实现一个真正实用的设计模式却也不是件容易的事情。

1. 标准的实现

class Singleton

public:

static Singleton \* Instance()

if( 0== \_instance)

\_instance = new Singleton;

return \_instance;

protected:

Singleton(void)

virtual ~Singleton(void)

static Singleton\* \_instance;

\};

Singleton\* Singleton::\_instance=NULL;

这是教科书上使用的方法。看起来没有什么问题，其实包含很多的问题。下面我们一个一个的解决。

2. 自动垃圾回收

上面的程序必须记住在程序结束的时候，释放内存。为了让它自动的释放内存，我们引入auto\_ptr改变它。

\#include

using namespace std;

class Singleton

public:

static Singleton \* Instance()

if( 0== \_instance.get())

\_instance.reset( new Singleton);

return \_instance.get();

protected:

Singleton(void)

cout <<"Create Singleton"<

virtual ~Singleton(void)

cout << "Destroy Singleton"<

friend class auto\_ptr ;

static auto\_ptr \_instance;

\};

//Singleton.cpp

auto\_ptr Singleton::\_instance;

3. 增加模板

在我的一个工程中，有多个的Singleton类，对Singleton类，我都要实现上面这一切，这让我觉得烦死了。于是我想到了模板来完成这些重复的工作。

现在我们要添加本文中最吸引人单件实现：

/\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*

Module: Singleton.h

Author: Yangjun D.

Created: 9/3/2005 23:17

Purpose: Implement singleton pattern

History:

\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/

\#pragma once

\#include

using namespace std;

using namespace C2217::Win32;

namespace C2217

namespace Pattern

template

class Singleton

public:

static inline T\* instance();

private:

Singleton(void)\{\}

~Singleton(void)\{\}

Singleton(const Singleton&)\{\}

Singleton & operator= (const Singleton &)\{\}

static auto\_ptr \_instance;

\};

template

auto\_ptr Singleton ::\_instance;

template

inline T\* Singleton ::instance()

if( 0== \_instance.get())

\_instance.reset ( new T);

return \_instance.get();

//Class that will implement the singleton mode,

//must use the macro in it's delare file

\#define DECLARE\_SINGLETON\_CLASS( type ) /

friend class auto\_ptr< type >;/

friend class Singleton< type >;

4. 线程安全

上面的程序可以适应单线程的程序。但是如果把它用到多线程的程序就会发生问题。主要的问题在于同时执行\_instance.reset ( new T); 就会同时产生两个新的对象，然后马上释放一个，这跟Singleton模式的本意不符。所以，你需要更加安全的版本：

/\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*

Module: Singleton.h

Author: Yangjun D.

Created: 9/3/2005 23:17

Purpose: Implement singleton pattern

History:

\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/

\#pragma once

\#include

using namespace std;

\#include "Interlocked.h"

using namespace C2217::Win32;

namespace C2217

namespace Pattern

template

class Singleton

public:

static inline T\* instance();

private:

Singleton(void)\{\}

~Singleton(void)\{\}

Singleton(const Singleton&)\{\}

Singleton & operator= (const Singleton &)\{\}

static auto\_ptr \_instance;

static CResGuard \_rs;

\};

template

auto\_ptr Singleton ::\_instance;

template

CResGuard Singleton ::\_rs;

template

inline T\* Singleton ::instance()

if( 0 == \_instance.get() )

CResGuard::CGuard gd(\_rs);

if( 0== \_instance.get())

\_instance.reset ( new T);

return \_instance.get();

//Class that will implement the singleton mode,

//must use the macro in it's delare file

\#define DECLARE\_SINGLETON\_CLASS( type ) /

friend class auto\_ptr< type >;/

friend class Singleton< type >;

CresGuard 类主要的功能是线程访问同步,代码如下：

/\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*

Module: Interlocked.h

\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/

\#pragma once

///

// Instances of this class will be accessed by multiple threads. So,

// all members of this class (except the constructor and destructor)

// must be thread-safe.

class CResGuard \{

public:

CResGuard() \{ m\_lGrdCnt = 0; InitializeCriticalSection(&m\_cs); \}

~CResGuard() \{ DeleteCriticalSection(&m\_cs); \}

// IsGuarded is used for debugging

BOOL IsGuarded() const \{ return(m\_lGrdCnt > 0); \}

public: