单例模式(singleton pattern)的几种实现
单例模式是设计模式中最简单的形式之一。这一模式的目的是使得类的一个对象成为系统中的唯一实例。本文展示c++语言中单例模式的几种实现方式及细节处理。
第一种：使用静态成员实例。
#include <iostream>using namespace std;class singleton{public:static singleton* GetInstance(){if ( m_instance == NULL ) {cout<<"a new instance"<<endl;m_instance = new singleton();}return m_instance;}void release(){if(this->m_instance!=NULL){delete this->m_instance;m_instance=NULL;//注意delete之后将指针设为nullcout<<"free the instance"<<endl;}}private: singleton(){} static singleton * m_instance;};singleton* singleton::m_instance = NULL; int main(){singleton* s=singleton::GetInstance();singleton* t=s->GetInstance();cout<<s<<endl<<t<<endl;t->release();return 0;}
执行结果如下：
两个指针地址相同，说明是同一个指向singleton的指针。
为什么静态成员变量一定指针而不是singleton对象呢？因为直接返回对象是值传递，返回的是实例的副本。那为什么不返回一个引用呢？
#include <iostream>using namespace std;class singleton{public:static singleton& getOnlyInstance(){ return theOnlyInstance;}private:singleton(){ cout<<"singleton build"<<endl;} static singleton theOnlyInstance;};singleton singleton::theOnlyInstance=*(new singleton());int main(){ cout<<&singleton::getOnlyInstance()<<endl;cout<<&singleton::getOnlyInstance()<<endl;singleton s=singleton::getOnlyInstance();singleton q=singleton::getOnlyInstance();cout<<&s<<endl<<&q<<endl;return 0;}运行结果如下:
可以看到，返回的确实是同一个实例了，同时却出现了另一个问题：这个唯一的实例可以通过赋值来创建副本，这就打破了单例模式的初衷。不过我们可以通过将拷贝构造函数和赋值运算符重载函数写为private来避免客户的复制操作。不过比起指针，这种方式用起来还是有些不方便。
#include <iostream>using namespace std;class singleton{public:static singleton& getOnlyInstance(){ return theOnlyInstance;}private:singleton(singleton &){}singleton operator=(singleton&){};singleton(){ cout<<"singleton build"<<endl;}static singleton theOnlyInstance;};singleton singleton::theOnlyInstance=*(new singleton());int main(){ cout<<&singleton::getOnlyInstance()<<endl;cout<<&singleton::getOnlyInstance()<<endl;//singleton s=singleton::getOnlyInstance();//singleton q=singleton::getOnlyInstance();//s=q;//cout<<&s<<endl<<&q<<endl;return 0;}
第二种：使用静态局部实例。同样地需要避免赋值的发生。
#include <iostream>using namespace std;class singleton{public:static singleton& getOnlyInstance(){ static singleton theOnlyInstance; return theOnlyInstance; }private:singleton(singleton &){}singleton operator=(singleton&){};singleton(){ cout<<"singleton build"<<endl;}};int main(){ cout<<&singleton::getOnlyInstance()<<endl;cout<<&singleton::getOnlyInstance()<<endl;//singleton s=singleton::getOnlyInstance();//singleton q=singleton::getOnlyInstance();//s=q;cout<<&s<<endl<<&q<<endl;return 0;}
或者使用返回指向局部实例的指针来实现：
#include <iostream>using namespace std;class singleton{public:static singleton* getOnlyInstance(){ static singleton theOnlyInstance; return &theOnlyInstance; }private://singleton(singleton &){}//singleton operator=(singleton&){};singleton(){ cout<<"singleton build"<<endl;}};int main(){ cout<<singleton::getOnlyInstance()<<endl;cout<<singleton::getOnlyInstance()<<endl;singleton* s=singleton::getOnlyInstance();singleton* q=singleton::getOnlyInstance();//s=q;cout<<s<<endl<<q<<endl;return 0;}