C++多线程单例模式

01 原理

单例模式即是私有化构造函数，创建时通过类中静态函数获得单一实例的一种特殊类。在多线程下需要加上互斥锁，保证单例模式的创建和析构是原子性的。

由于单例模式的特殊性，这里不讨论其析构函数，个人在具体使用的环境中不需要析构单例模式的实例。

02 结果

创建十个线程来测试。

singleton born
PID:: 0x70000c545000 ------ instance address is:: 0x7fb58f40fb30
PID:: 0x70000c8da000 ------ instance address is:: 0x7fb58f40fb30
PID:: 0x70000c64b000 ------ instance address is:: 0x7fb58f40fb30
PID:: 0x70000c6ce000 ------ instance address is:: 0x7fb58f40fb30
PID:: 0x70000c751000 ------ instance address is:: 0x7fb58f40fb30
PID:: 0x70000c7d4000 ------ instance address is:: 0x7fb58f40fb30
PID:: 0x70000c857000 ------ instance address is:: 0x7fb58f40fb30
PID:: 0x70000c95d000 ------ instance address is:: 0x7fb58f40fb30
PID:: 0x70000c9e0000 ------ instance address is:: 0x7fb58f40fb30
PID:: 0x70000c5c8000 ------ instance address is:: 0x7fb58f40fb30

03 Show me the code

#include 
#include 
#include 


using namespace std;


// ===========================================
// 用于单例模式的互斥锁
mutex mt;
// 是否存在实例的标识位
bool isExist = false;

// 单例模式
class Singleton {
public:
    // 存放实例地址的指针
    static Singleton* one_singleton;

    // 需要调用实例的地方调用该函数
    static Singleton* get_singleton() {
        if (isExist) {
            return one_singleton;
        } else {
            lock_guard<mutex> lg(mt);
            one_singleton = new Singleton();
            cout << "singleton born" << endl;
            isExist = true;
            return one_singleton;
        }
    }
    
    // 析构函数
    ~Singleton() {}

private:
    // 构造函数私有
    explicit Singleton() {}
};

// static变量类外初始化
Singleton* Singleton::one_singleton = nullptr;
// ==============================================


// 防止终端显示混乱的互斥锁
mutex log;
// 子线程调用函数，获得单例模式实例并输出其内存地址
void* show(void*) {
    lock_guard<mutex> lg(log);
    Singleton* one = Singleton::get_singleton();
    this_thread::sleep_for(chrono::microseconds(10));
    cout << "PID:: " << this_thread::get_id() << " ------ instance address is:: " << one << endl;
    
    return nullptr;
}


int main() {
    // 创建10个线程调用show函数
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_t pthread;
        pthread_create(&pthread, NULL, show, NULL);
    }

    // 主线程延时等待以上线程执行完毕
    this_thread::sleep_for(chrono::microseconds(1000));
    
    return 0;
}