C++的單例模式

單例模式可能是使用最廣泛的設計模式，其意圖是保證一個類僅有一個執行個體，并提供一個通路它的全局通路點。

單例模式有很多實作方法，在c++中，甚至可以直接用一個全局變量做到這一點，但是這樣的代碼顯得很不優雅。《設計模式》一書中給出了一種很不錯的實作，定義一個單例類，使用類的私有靜态指針變量指向類的唯一執行個體，并用一個公有的靜态方法獲得該執行個體。

使用者通路唯一執行個體的方法隻有getinstance()成員函數，如果不通過這個函數，任何建立執行個體的嘗試都會失敗，因為類的構造函數是私有的。getinstance()使用懶惰初始化，也就是說它的傳回值隻有在這個函數首次被通路時被建立。這是一種防彈設計——所有getinstance()之後的調用都傳回相同的執行個體指針：

csingleton* p1 = csingleton :: getinstance();

csingleton* p2 = p1->getinstance();

csingleton & ref = * csingleton :: getinstance();

對getinstance稍加修改，這個設計模闆便可以适用于可變多執行個體情況，如一個類允許最多五個執行個體。

有經驗的讀者可能會問，m_pinstance指向的空間什麼時候釋放？更嚴重的問題是，該執行個體的析構函數什麼時候調用？

可以在程式結束時調用getinstance()，并對傳回的指針調用delete操作。這樣這可以實作功能，但不僅醜陋，而且容易出錯。

一個妥善的辦法是讓這個類自己知道在合适的時候自己删除，或者說把删除自己的操作挂在作業系統某個合适的點上。我們知道，程式在結束的時候，系統會析構所有的全局變量。事實上，系統也會析構所有類的靜态成員變量，就像這些靜态成員也是全局變量一樣。利用這個特性，我們可以在單例類中定義這樣一個靜态成員變量，而它的唯一工作就是在析構函數中删除單例類的執行個體。如下面代碼中的cgarbo類。

類cgarbo被定義為csingleton的私有嵌套類，以防止該類在其他地方被濫用。程式運作結束時，系統會調用csingleton的靜态成員garbo的析構函數，該析構函數會删除單例的唯一執行個體。

進一步讨論，

但是添加一個類的靜态對象，總是讓人不太滿意，是以有人用如下方法來重新實作單例和解決它相應的問題，代碼如下：

使用局部靜态變量，非常強大的方法，完全實作了單例的特性，而且代碼量更少，也不用擔心單例銷毀問題。

但使用此種方法也會出現問題，當如下方法使用單例時問題來了：

singleton singleton = singleton :: getinstance();

這麼做就出現了一個類拷貝的問題，這就違背了單例的特性。産生這個問題原因在于：編譯器會為類生成一個預設的構造函數，來支援類的拷貝。

最後沒有辦法，我們要禁止類拷貝和類指派，禁止程式員用這種方法來使用單例，比如傳回一個指針，

可以直接讓編譯器不這麼幹嗎?這時我才想起可以顯示的聲明類拷貝的構造函數，和重載 = 操作符，新的單例類如下：

關于singleton(const singleton &);和 singleton & operate = (const singleton&);函數，需要聲明成私有的，并且隻聲明不實作。這樣，如果用上面的方式來使用單例時，不管是在友元類中還是其他的，編譯器都是報錯。

考慮到線程安全、異常安全，可以做以下擴充：

之是以在instantialize函數裡面對pinstance 是否為空做了兩次判斷，因為該方法調用一次就産生了對象，pinstance == null 大部分情況下都為false，如果按照原來的方法，每次擷取執行個體都需要加鎖，效率太低。而改進的方法隻需要在第一次 調用的時候加鎖，可大大提高效率。

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個性簽名：時間會解決一切