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
我想在这里展示C++中的另一个单例。使用模板编程是有意义的。此外，从不可复制和不可移动的类派生出单例类是有意义的。下面是代码中的样子：
#include<iostream>
#include<string>
class DoNotCopy
{
protected:
DoNotCopy(void) = default;
DoNotCopy(const DoNotCopy&) = delete;
DoNotCopy& operator=(const DoNotCopy&) = delete;
};
class DoNotMove
{
protected:
DoNotMove(void) = default;
DoNotMove(DoNotMove&&) = delete;
DoNotMove& operator=(DoNotMove&&) = delete;
};
class DoNotCopyMove : public DoNotCopy,
public DoNotMove
{
protected:
DoNotCopyMove(void) = default;
};
template<class T>
class Singleton : public DoNotCopyMove
{
public:
static T& Instance(void)
{
static T instance;
return instance;
}
protected:
Singleton(void) = default;
};
class Logger final: public Singleton<Logger>
{
public:
void log(const std::string& str) { std::cout << str << std::endl; }
};
int main()
{
Logger::Instance().log("xx");
}
拆分为NotCopyable和NotMovable类允许您更具体地定义单例（有时您希望移动单个实例）。
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。
2008年，我提供了一个Singleton设计模式的C++98实现，该模式是惰性评估的、保证破坏的，在技术上不是线程安全的：有人能给我提供一个c++中的Singleton示例吗？
这里是Singleton设计模式的一个更新的C++11实现，它是延迟评估的、正确销毁的和线程安全的。
class S
{
public:
static S& getInstance()
{
static S instance; // Guaranteed to be destroyed.
// Instantiated on first use.
return instance;
}
private:
S() {} // Constructor? (the {} brackets) are needed here.
// C++ 03
// ========
// Don't forget to declare these two. You want to make sure they
// are inaccessible(especially from outside), otherwise, you may accidentally get copies of
// your singleton appearing.
S(S const&); // Don't Implement
void operator=(S const&); // Don't implement
// C++ 11
// =======
// We can use the better technique of deleting the methods
// we don't want.
public:
S(S const&) = delete;
void operator=(S const&) = delete;
// Note: Scott Meyers mentions in his Effective Modern
// C++ book, that deleted functions should generally
// be public as it results in better error messages
// due to the compilers behavior to check accessibility
// before deleted status
};
请参阅本文，了解何时使用单例：（不经常）辛格尔顿：应该如何使用
请参阅这两篇关于初始化顺序和如何处理的文章：静态变量初始化顺序查找C++静态初始化顺序问题
请参阅这篇描述寿命的文章：C++函数中静态变量的生存期是多少？
请参阅本文，其中讨论了单线程的一些线程含义：Singleton实例声明为GetInstance方法的静态变量，它是线程安全的吗？
请参阅这篇文章，解释为什么双重检查锁定在C++上不起作用：C++程序员应该知道哪些常见的未定义行为？Dobbs博士：C++和双重检查锁定的危险：第一部分
除了这里的其他讨论之外，可能值得注意的是，您可以使用全局性，而不限于一个实例。例如，考虑引用计数的情况。。。
struct Store{
std::array<Something, 1024> data;
size_t get(size_t idx){ /* ... */ }
void incr_ref(size_t idx){ /* ... */}
void decr_ref(size_t idx){ /* ... */}
};
template<Store* store_p>
struct ItemRef{
size_t idx;
auto get(){ return store_p->get(idx); };
ItemRef() { store_p->incr_ref(idx); };
~ItemRef() { store_p->decr_ref(idx); };
};
Store store1_g;
Store store2_g; // we don't restrict the number of global Store instances
现在，在函数（如main）中的某个位置，您可以执行以下操作：
auto ref1_a = ItemRef<&store1_g>(101);
auto ref2_a = ItemRef<&store2_g>(201);
ref不需要将指针存储回各自的store，因为这些信息是在编译时提供的。您也不必担心Store的生存期，因为编译器要求它是全局的。如果确实只有一个Store实例，那么这种方法没有开销；在不止一个实例的情况下，编译器需要对代码生成进行巧妙处理。如果需要，ItemRef类甚至可以成为Store的朋友（您可以有模板朋友！）。
如果Store本身是一个模板化的类，那么事情就变得更糟了，但是仍然可以使用这个方法，也许可以通过实现具有以下签名的helper类：
template <typename Store_t, Store_t* store_p>
struct StoreWrapper{ /* stuff to access store_p, e.g. methods returning
instances of ItemRef<Store_t, store_p>. */ };
用户现在可以为每个全局Store实例创建StoreWrapper类型（和全局实例），并始终通过其包装器实例访问商店（从而忘记使用Store所需的模板参数的详细信息）。
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。
