C++模板——单例类模板

本文参照于狄泰软件学院——《C++深度剖析课程》

需求：在架构设计时，一些类在整个系统声明周期中最多只能有一个对象存在。那么我们如何定义一个类，使得这个类最多只能创建一个对象呢？

单例模式

1. 要控制类的对象数目，必须隐藏构造函数
2. 定义一个静态对象指针instance并初始化为NULL，当需要创建对象时，先判断instance的值：
   a) 当instance为空值时：创建对象，并用instance标记
   b) 当instance为非空值时，返回instance标记的对象。

示例代码：单例模式初探

#include 
#include 

using namespace std;

class SObject
{
    static SObject* c_instance;

    SObject(const SObject&);
    SObject& operator= (const SObject&);

    SObject()
    {
    }
public:
    static SObject* GetInstance();

    void print()
    {
        cout << "this = " << this << endl;
    }
};

SObject* SObject::c_instance = NULL;

SObject* SObject::GetInstance()
{
    if( c_instance == NULL )
    {
        c_instance = new SObject();
    }

    return c_instance;
}

int main()
{
    SObject* s = SObject::GetInstance();
    SObject* s1 = SObject::GetInstance();
    SObject* s2 = SObject::GetInstance();

    s->print();
    s1->print();
    s2->print();

    return 0;
}

输出结果：
this = 0x9674008
this = 0x9674008
this = 0x9674008

我们发现，无论创建多少个对象，实际对象只有一个！

存在的问题

1. 必须定义静态成员变量c_instance
2. 必须定义静态成员函数GetInstance()

问题：如何解决这个问题呢？

我们可以将单例模式相关的代码抽取出来，开发单例类模板。当需要使用单例类模板时，可以申请成为单例类模板的友元类。这样就可以直接成为单例模式了。

示例代码：

//Singleton.h
#ifndef _SINGLETON_H_
#define _SINGLETON_H_

template
< typename T >
class Singleton
{
    static T* c_instance;
public:
    static T* GetInstance();
};

template
< typename T >
T* Singleton::c_instance = NULL;

template
< typename T >
T* Singleton::GetInstance()
{
    if( c_instance == NULL )
    {
        c_instance = new T();
    }

    return c_instance;
}


#endif


//main.cpp
#include 
#include 
#include "Singleton.h"
using namespace std;

class SObject
{
    friend class Singleton;    // 当前类需要使用单例模式

    SObject(const SObject&);
    SObject& operator= (const SObject&);

    SObject()
    {
    }
public:
    void print()
    {
        cout << "this = " << this << endl;
    }
};

int main()
{
    SObject* s = Singleton::GetInstance();
    SObject* s1 = Singleton::GetInstance();
    SObject* s2 = Singleton::GetInstance();

    s->print();
    s1->print();
    s2->print();

    return 0;
}