C++的单例模式

单例模式可能是使用最广泛的设计模式，其意图是保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

单例模式有很多实现方法，在c++中，甚至可以直接用一个全局变量做到这一点，但是这样的代码显得很不优雅。《设计模式》一书中给出了一种很不错的实现，定义一个单例类，使用类的私有静态指针变量指向类的唯一实例，并用一个公有的静态方法获得该实例。

用户访问唯一实例的方法只有getinstance()成员函数，如果不通过这个函数，任何创建实例的尝试都会失败，因为类的构造函数是私有的。getinstance()使用懒惰初始化，也就是说它的返回值只有在这个函数首次被访问时被创建。这是一种防弹设计——所有getinstance()之后的调用都返回相同的实例指针：

csingleton* p1 = csingleton :: getinstance();

csingleton* p2 = p1->getinstance();

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

对getinstance稍加修改，这个设计模板便可以适用于可变多实例情况，如一个类允许最多五个实例。

有经验的读者可能会问，m_pinstance指向的空间什么时候释放？更严重的问题是，该实例的析构函数什么时候调用？

可以在程序结束时调用getinstance()，并对返回的指针调用delete操作。这样这可以实现功能，但不仅丑陋，而且容易出错。

一个妥善的办法是让这个类自己知道在合适的时候自己删除，或者说把删除自己的操作挂在操作系统某个合适的点上。我们知道，程序在结束的时候，系统会析构所有的全局变量。事实上，系统也会析构所有类的静态成员变量，就像这些静态成员也是全局变量一样。利用这个特性，我们可以在单例类中定义这样一个静态成员变量，而它的唯一工作就是在析构函数中删除单例类的实例。如下面代码中的cgarbo类。

类cgarbo被定义为csingleton的私有嵌套类，以防止该类在其他地方被滥用。程序运行结束时，系统会调用csingleton的静态成员garbo的析构函数，该析构函数会删除单例的唯一实例。

进一步讨论，

但是添加一个类的静态对象，总是让人不太满意，所以有人用如下方法来重新实现单例和解决它相应的问题，代码如下：

使用局部静态变量，非常强大的方法，完全实现了单例的特性，而且代码量更少，也不用担心单例销毁问题。

但使用此种方法也会出现问题，当如下方法使用单例时问题来了：

singleton singleton = singleton :: getinstance();

这么做就出现了一个类拷贝的问题，这就违背了单例的特性。产生这个问题原因在于：编译器会为类生成一个默认的构造函数，来支持类的拷贝。

最后没有办法，我们要禁止类拷贝和类赋值，禁止程序员用这种方法来使用单例，比如返回一个指针，

可以直接让编译器不这么干吗?这时我才想起可以显示的声明类拷贝的构造函数，和重载 = 操作符，新的单例类如下：

关于singleton(const singleton &);和 singleton & operate = (const singleton&);函数，需要声明成私有的，并且只声明不实现。这样，如果用上面的方式来使用单例时，不管是在友元类中还是其他的，编译器都是报错。

考虑到线程安全、异常安全，可以做以下扩展：

之所以在instantialize函数里面对pinstance 是否为空做了两次判断，因为该方法调用一次就产生了对象，pinstance == null 大部分情况下都为false，如果按照原来的方法，每次获取实例都需要加锁，效率太低。而改进的方法只需要在第一次 调用的时候加锁，可大大提高效率。

———————————————— 

个性签名：时间会解决一切