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
另一个非分配的选择：根据需要创建一个单例，比如C类：
singleton<C>()
使用
template <class X>
X& singleton()
{
static X x;
return x;
}
在当前C++中，这一点和Cætælin的答案都不是自动线程安全的，而是在C++0x中。
您的代码是正确的，只是没有在类外部声明实例指针。静态变量的类内声明在C++中不被视为声明，但在其他语言（如C#或Java等）中允许这样做。
class Singleton
{
public:
static Singleton* getInstance( );
private:
Singleton( );
static Singleton* instance;
};
Singleton* Singleton::instance; //we need to declare outside because static variables are global
您必须知道Singleton实例不需要我们手动删除。我们需要在整个程序中使用它的一个对象，因此在程序执行结束时，它将被自动释放。
它确实可能是从堆中分配的，但没有源就无从得知。
典型的实现（取自我在emacs中已有的一些代码）是：
Singleton * Singleton::getInstance() {
if (!instance) {
instance = new Singleton();
};
return instance;
};
……然后依靠超出范围的程序进行清理。
如果您在必须手动进行清理的平台上工作，我可能会添加一个手动清理例程。
这样做的另一个问题是它不是线程安全的。在多线程环境中，两个线程可以通过“if”，然后任何一个线程都有机会分配新实例（所以两者都会）。如果你依靠程序终止来清理，这仍然不是什么大问题。
以下是我对如何实现正确的单线图（以及其他非平凡静态对象）的看法：https://github.com/alex4747-pub/proper_singleton
摘要：
使用静态初始化列表在正确的时间实例化单线程：在进入main之后和启用多线程之前添加一些小的改进，使其对单元测试友好。
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。
