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
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。
其他回答
我没有在答案中找到CRTP实现，所以这里是：
template<typename HeirT>
class Singleton
{
public:
Singleton() = delete;
Singleton(const Singleton &) = delete;
Singleton &operator=(const Singleton &) = delete;
static HeirT &instance()
{
static HeirT instance;
return instance;
}
};
要使用，只需从此继承类，例如：class Test:public Singleton＜Test＞
我们最近在EECS课上讨论了这个话题。如果您想详细查看课堂讲稿，请访问http://umich.edu/~eecs381/讲座/习语DesPattsCreational.pdf。这些笔记（以及我在这个答案中给出的引文）由我的教授大卫·基拉斯创建。
我知道有两种方法可以正确创建Singleton类。
第一种方式：
按照示例中的方式实现它。至于破坏，“单线程通常会持续程序运行的时间；当程序终止时，大多数操作系统都会恢复内存和大多数其他资源，因此有理由不用担心这一点。”
然而，在程序终止时进行清理是一种很好的做法。因此，您可以使用辅助静态SingletonDestructor类来完成此操作，并将其声明为Singleton中的朋友。
class Singleton {
public:
static Singleton* get_instance();
// disable copy/move -- this is a Singleton
Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton(Singleton&&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(Singleton&&) = delete;
friend class Singleton_destroyer;
private:
Singleton(); // no one else can create one
~Singleton(); // prevent accidental deletion
static Singleton* ptr;
};
// auxiliary static object for destroying the memory of Singleton
class Singleton_destroyer {
public:
~Singleton_destroyer { delete Singleton::ptr; }
};
// somewhere in code (Singleton.cpp is probably the best place)
// create a global static Singleton_destroyer object
Singleton_destoyer the_destroyer;
Singleton_destroyer将在程序启动时创建，“当程序终止时，所有全局/静态对象都会被运行库关闭代码（由链接器插入）破坏，因此_destroyer将被破坏；其析构函数将删除Singleton，运行其析构器。”
第二条路
这叫做Meyers Singleton，由C++向导Scott Meyers创建。只需以不同的方式定义get_instance（）。现在还可以去掉指针成员变量。
// public member function
static Singleton& Singleton::get_instance()
{
static Singleton s;
return s;
}
这很简单，因为返回的值是通过引用的，您可以使用。语法而不是->来访问成员变量。
“编译器通过声明，而不是之后，然后在程序中删除静态对象结束"
还需要注意的是，使用Meyers Singleton时，如果对象在终止-相对于其他对象，Singleton何时消失？但对于简单的应用程序，这很好。"
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）。
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
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;
}
