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
这里是一个简单的实现。
#include <Windows.h>
#include <iostream>
using namespace std;
class SingletonClass {
public:
static SingletonClass* getInstance() {
return (!m_instanceSingleton) ?
m_instanceSingleton = new SingletonClass :
m_instanceSingleton;
}
private:
// private constructor and destructor
SingletonClass() { cout << "SingletonClass instance created!\n"; }
~SingletonClass() {}
// private copy constructor and assignment operator
SingletonClass(const SingletonClass&);
SingletonClass& operator=(const SingletonClass&);
static SingletonClass *m_instanceSingleton;
};
SingletonClass* SingletonClass::m_instanceSingleton = nullptr;
int main(int argc, const char * argv[]) {
SingletonClass *singleton;
singleton = singleton->getInstance();
cout << singleton << endl;
// Another object gets the reference of the first object!
SingletonClass *anotherSingleton;
anotherSingleton = anotherSingleton->getInstance();
cout << anotherSingleton << endl;
Sleep(5000);
return 0;
}
只创建了一个对象，并且每次在词尾都会返回该对象引用。
SingletonClass instance created!
00915CB8
00915CB8
这里00915CB8是单例对象的内存位置，在程序的持续时间内相同，但每次运行程序时（通常！）不同。
注意：这不是线程安全的。您必须确保线程安全。
其他回答
接受答案中的解决方案有一个明显的缺点——在控件离开main（）函数后调用单例的析构函数。当一些依赖对象被分配到main中时，可能真的会有问题。
我在尝试在Qt应用程序中引入Singleton时遇到了这个问题。我决定，我的所有设置对话框都必须是Singleton，并采用了上面的模式。不幸的是，Qt的主类QApplication被分配在主函数的堆栈上，当没有应用程序对象可用时，Qt禁止创建/销毁对话框。
这就是为什么我更喜欢堆分配的单件。我为所有单例提供了显式的init（）和term（）方法，并在main内部调用它们。因此，我可以完全控制单体创建/销毁的顺序，而且我保证无论是否有人调用getInstance（），都会创建单体。
我的实现与Galik的类似。不同的是，我的实现允许共享指针清理分配的内存，而不是在应用程序退出并清理静态指针之前保留内存。
#pragma once
#include <memory>
template<typename T>
class Singleton
{
private:
static std::weak_ptr<T> _singleton;
public:
static std::shared_ptr<T> singleton()
{
std::shared_ptr<T> singleton = _singleton.lock();
if (!singleton)
{
singleton.reset(new T());
_singleton = singleton;
}
return singleton;
}
};
template<typename T>
std::weak_ptr<T> Singleton<T>::_singleton;
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();
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）。
