最近，我遇到了C++的Singleton设计模式的实现/实现。它看起来是这样的（我采用了现实生活中的例子）：
// a lot of methods are omitted here
class Singleton
{
public:
static Singleton* getInstance( );
~Singleton( );
private:
Singleton( );
static Singleton* instance;
};
从这个声明中，我可以推断实例字段是在堆上启动的。这意味着存在内存分配。对我来说完全不清楚的是，内存将在何时被释放？或者是否存在错误和内存泄漏？似乎在实现方面存在问题。
我的主要问题是，如何以正确的方式实现它？
当前回答
C++11线程安全实现：
#include <iostream>
#include <thread>
class Singleton
{
private:
static Singleton * _instance;
static std::mutex mutex_;
protected:
Singleton(const std::string value): value_(value)
{
}
~Singleton() {}
std::string value_;
public:
/**
* Singletons should not be cloneable.
*/
Singleton(Singleton &other) = delete;
/**
* Singletons should not be assignable.
*/
void operator=(const Singleton &) = delete;
//static Singleton *GetInstance(const std::string& value);
static Singleton *GetInstance(const std::string& value)
{
if (_instance == nullptr)
{
std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
if (_instance == nullptr)
{
_instance = new Singleton(value);
}
}
return _instance;
}
std::string value() const{
return value_;
}
};
/**
* Static methods should be defined outside the class.
*/
Singleton* Singleton::_instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mutex_;
void ThreadFoo(){
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(10));
Singleton* singleton = Singleton::GetInstance("FOO");
std::cout << singleton->value() << "\n";
}
void ThreadBar(){
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));
Singleton* singleton = Singleton::GetInstance("BAR");
std::cout << singleton->value() << "\n";
}
int main()
{
std::cout <<"If you see the same value, then singleton was reused (yay!\n" <<
"If you see different values, then 2 singletons were created (booo!!)\n\n" <<
"RESULT:\n";
std::thread t1(ThreadFoo);
std::thread t2(ThreadBar);
t1.join();
t2.join();
std::cout << "Complete!" << std::endl;
return 0;
}
其他回答
上面链接的论文描述了双重检查锁定的缺点，即编译器可以在调用对象的构造函数之前为对象分配内存并设置指向分配内存地址的指针。在c++中，使用分配器手动分配内存，然后使用构造调用初始化内存是非常容易的。使用这种方法，双重检查锁定工作正常。
这里是一个使用CRTP的可模拟单例。它依赖于一个小助手在任何时候（最多）强制执行一个对象。要在程序执行过程中强制执行单个对象，请删除重置（我们发现这对测试很有用）。
ConcreteSinleton可以这样实现：
class ConcreteSingleton : public Singleton<ConcreteSingleton>
{
public:
ConcreteSingleton(const Singleton<ConcreteSingleton>::PrivatePass&)
: Singleton<StandardPaths>::Singleton{pass}
{}
// ... concrete interface
int f() const {return 42;}
};
然后与一起使用
ConcreteSingleton::instance().f();
@洛基·阿斯塔里的回答很好。
然而，有时使用多个静态对象时，您需要能够保证在所有使用单例的静态对象不再需要它之前，单例不会被破坏。
在这种情况下，std:：shared_ptr可用于保持所有用户的单例有效，即使在程序结束时调用静态析构函数：
class Singleton
{
public:
Singleton(Singleton const&) = delete;
Singleton& operator=(Singleton const&) = delete;
static std::shared_ptr<Singleton> instance()
{
static std::shared_ptr<Singleton> s{new Singleton};
return s;
}
private:
Singleton() {}
};
作为单身汉，你通常不希望它被破坏。
当程序终止时，它将被拆除并释放，这是单例的正常行为。如果您希望能够显式地清理它，那么向类中添加一个静态方法非常容易，该方法允许您将其恢复到干净状态，并在下次使用时重新分配，但这超出了“经典”单例的范围。
有人提到过std:：call_once和std:：once_flag吗？大多数其他方法——包括双重检查锁定——都是失败的。
单例模式实现中的一个主要问题是安全初始化。唯一安全的方法是用同步屏障保护初始化序列。但这些障碍本身需要安全启动。std:：once_flag是保证安全初始化的机制。
