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
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）。
其他回答
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。
@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() {}
};
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;
}
您可以避免内存分配。有很多变体，在多线程环境中都有问题。
我更喜欢这种实现（事实上，我更喜欢的说法并不正确，因为我尽可能避免单例）：
class Singleton
{
private:
Singleton();
public:
static Singleton& instance()
{
static Singleton INSTANCE;
return INSTANCE;
}
};
它没有动态内存分配。
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）。
