53 C++ 单例模式 共享数据分析，解决，以及call_once()函数的使用
C++单例模式标准写法以及思路分析
mutex mymutexTeacher173;
class Teacher173 {
//第一步：将构造函数私有化
private:
Teacher173() {
cout << "私有的构造函数被调用" << endl;
}
//第二步：那么怎么让程序员实例化一个Teacher173呢？
//肯定是要提供一个 public的方法，返回值是Teacher173，
//这个方法还不能是成员函数，因为都无法实例化一个Teacher173，谁去调用呢？因此，只能是static的
//我们还要求是单例的，也就是每次返回的值都必须是一个，那么如果返回值类型是Teacher173，怎么样返回时保证都是同一个呢？
//因此我们要添加一个 Teacher173类型的指针，每次都返回这个指针，而这个指针的初始化在getInstance中完成。
//由于这个getInstance 方法是static的，因此这个Teacher173类型的指针也必须是static的
//第四步：截止到第三步完成，我们就只有一个问题了，new 出来的m_instance = new Teacher173; 什么时候释放呢？
//一般的写法是在不在需要这个单例的时候，手动的delete，，参考步骤四的使用
//第五步：但是实际上开发程序的时候，一个单例，肯定是很多地方在用，那么谁在最后去手动的delete不好说
//因此可以添加一个内部类,实例化的时候添加一个内部类的静态实例，内部类的析构函数中析构外部类Teacher173
//第六步：到这里就都OK，但是如果遇到多个子线程 第一次 去拿这个实例，就有可能有问题。因此要对这块进行再优化
public:
//static Teacher173 getInstance() {
// Teacher173 t;
// return t;
//}
//第五步之前的代码
//static Teacher173* getInstance() {
// if (m_instance==nullptr) {
// m_instance = new Teacher173;
// return m_instance;
// }
// else {
// return m_instance;
// }
//}
//第五步添加代码优化
//static Teacher173* getInstance() {
// if (m_instance == nullptr) {
// static CGhuishou c1;
// m_instance = new Teacher173;
// return m_instance;
// }
// else {
// return m_instance;
// }
//}
//第6步添加代码优化多线程
//static Teacher173* getInstance() {
// if (m_instance == nullptr) {//6.1先判断是否有 m_instance了。如果有了，直接return m_instance
// //6.2走到这里说明 ，这时候 m_instance还不存在，但是可能有多个线程都走到这里了，那么就要 lock一下.我们在这里假设有3个线程(假设叫A,B,C线程)都走到这一行了，那么一定有一个线程获得了mutex（假设是B线程获得了锁子，那么A,C线程就要在这里等待了），
// unique_lock myunique_lock(mymutex);
// //6.3 当B线程完成后，m_instance就有值了，这时候B会释放锁子，A,C再抢，这时候再判断一下 m_instance是否为nullptr为好，如果已经有了，走else路线，直接return m_instance
// if (m_instance == nullptr) {
// static CGhuishou c1;
// m_instance = new Teacher173;
// return m_instance;
// }
// else {
// return m_instance;
// }
// }
// else {
// //6.1 存在，直接 return m_instance
// return m_instance;
// }
//}
//第6步添加代码简化
static Teacher173* getInstance() {
if (m_instance == nullptr) {//6.1先判断是否有 m_instance了。如果有了，直接return m_instance
//6.2走到这里说明 ，这时候 m_instance还不存在，但是可能有多个线程都走到这里了，那么就要 lock一下.我们在这里假设有3个线程(假设叫A,B,C线程)都走到这一行了，那么一定有一个线程获得了mutex（假设是B线程获得了锁子，那么A,C线程就要在这里等待了），
unique_lock myunique_lock(mymutexTeacher173);
//6.3 当B线程完成后，m_instance就有值了，这时候B会释放锁子，A,C再抢，这时候再判断一下 m_instance是否为nullptr为好，如果已经有了，走else路线，直接return m_instance
if (m_instance == nullptr) {
static CGhuishou c1;
m_instance = new Teacher173;
return m_instance;
}
}
return m_instance;
}
class CGhuishou {
public:
CGhuishou() {
cout << "内部类被构造调用" << endl;
}
~CGhuishou() {
cout << "内部类被析构调用" << endl;
//由于内部类可以访问外部类的私有成员
if (Teacher173::m_instance != nullptr) {
delete Teacher173::m_instance;
Teacher173::m_instance = nullptr;
}
}
};
private:
static Teacher173 *m_instance;
public:
~Teacher173() {
cout << "Teacher173 析构函数被调用" << endl;
}
};
//第三步：使用，静态变量需要初始化
Teacher173* Teacher173::m_instance = nullptr;
void main() {
//Teacher173 tea;//第一步 解释.将Teacher173的构造函数私有化后，就可以防止在哪里都能构造了
//第三步 使用。
Teacher173* tea1 = Teacher173::getInstance();
cout << "tea1 = " << tea1 << " &tea1 address = " << &tea1 << endl;
Teacher173* tea2 = Teacher173::getInstance();
cout << "tea1 = " << tea1 << " &tea2 address = " << &tea2 << endl;
//第三步结果：
//私有的构造函数被调用
// tea1 = 00000264242A7730 &tea1 address = 0000008119EFF9F8
// tea1 = 00000264242A7730 &tea2 address = 0000008119EFFA18
//第四步的使用
//delete tea1;
//第五步 的时候，就不用delete tea1了
cout <<"end"<< endl;
} call_once()函数
函数模版，功能是保证四二个参数只能被调用一次，call_once需要和一个标记相结合使用，这个标记为 std::once_flag
once_flag是一个结构体，因此使用时，要初始化一个once_flag
当多个线程执行到call_once（）函数时，只有一个可以进去执行，其他的会等，直到第一个执行完毕后，其他的线程会跳过这个函数执行下一步。
mutex mymutexTeacher173;
std::once_flag onlyoneTeacher173;
class Teacher173 {
//第一步：将构造函数私有化
private:
Teacher173() {
cout << "私有的构造函数被调用" << endl;
}
//第二步：那么怎么让程序员实例化一个Teacher173呢？
//肯定是要提供一个 public的方法，返回值是Teacher173，
//这个方法还不能是成员函数，因为都无法实例化一个Teacher173，谁去调用呢？因此，只能是static的
//我们还要求是单例的，也就是每次返回的值都必须是一个，那么如果返回值类型是Teacher173，怎么样返回时保证都是同一个呢？
//因此我们要添加一个 Teacher173类型的指针，每次都返回这个指针，而这个指针的初始化在getInstance中完成。
//由于这个getInstance 方法是static的，因此这个Teacher173类型的指针也必须是static的
//第四步：截止到第三步完成，我们就只有一个问题了，new 出来的m_instance = new Teacher173; 什么时候释放呢？
//一般的写法是在不在需要这个单例的时候，手动的delete，，参考步骤四的使用
//第五步：但是实际上开发程序的时候，一个单例，肯定是很多地方在用，那么谁在最后去手动的delete不好说
//因此可以添加一个内部类,实例化的时候添加一个内部类的静态实例，内部类的析构函数中析构外部类Teacher173
//第六步：到这里就都OK，但是如果遇到多个子线程 第一次 去拿这个实例，就有可能有问题。因此要对这块进行再优化
public:
//static Teacher173 getInstance() {
// Teacher173 t;
// return t;
//}
//第五步之前的代码
//static Teacher173* getInstance() {
// if (m_instance==nullptr) {
// m_instance = new Teacher173;
// return m_instance;
// }
// else {
// return m_instance;
// }
//}
//第五步添加代码优化
//static Teacher173* getInstance() {
// if (m_instance == nullptr) {
// static CGhuishou c1;
// m_instance = new Teacher173;
// return m_instance;
// }
// else {
// return m_instance;
// }
//}
//第6步添加代码优化多线程
//static Teacher173* getInstance() {
// if (m_instance == nullptr) {//6.1先判断是否有 m_instance了。如果有了，直接return m_instance
// //6.2走到这里说明 ，这时候 m_instance还不存在，但是可能有多个线程都走到这里了，那么就要 lock一下.我们在这里假设有3个线程(假设叫A,B,C线程)都走到这一行了，那么一定有一个线程获得了mutex（假设是B线程获得了锁子，那么A,C线程就要在这里等待了），
// unique_lock myunique_lock(mymutex);
// //6.3 当B线程完成后，m_instance就有值了，这时候B会释放锁子，A,C再抢，这时候再判断一下 m_instance是否为nullptr为好，如果已经有了，走else路线，直接return m_instance
// if (m_instance == nullptr) {
// static CGhuishou c1;
// m_instance = new Teacher173;
// return m_instance;
// }
// else {
// return m_instance;
// }
// }
// else {
// //6.1 存在，直接 return m_instance
// return m_instance;
// }
//}
//第6步添加代码简化
//static Teacher173* getInstance() {
// if (m_instance == nullptr) {//6.1先判断是否有 m_instance了。如果有了，直接return m_instance
// //6.2走到这里说明 ，这时候 m_instance还不存在，但是可能有多个线程都走到这里了，那么就要 lock一下.我们在这里假设有3个线程(假设叫A,B,C线程)都走到这一行了，那么一定有一个线程获得了mutex（假设是B线程获得了锁子，那么A,C线程就要在这里等待了），
// unique_lock myunique_lock(mymutexTeacher173);
// //6.3 当B线程完成后，m_instance就有值了，这时候B会释放锁子，A,C再抢，这时候再判断一下 m_instance是否为nullptr为好，如果已经有了，走else路线，直接return m_instance
// if (m_instance == nullptr) {
// static CGhuishou c1;
// m_instance = new Teacher173;
// return m_instance;
// }
// }
// return m_instance;
//}
//额外：第7步使用 call_once来完成
static void getFirstInstance() {
static CGhuishou c1;
m_instance = new Teacher173;
}
//额外：第7步使用 call_once来完成
static Teacher173* getInstance() {
call_once(onlyoneTeacher173, getFirstInstance);
return m_instance;
}
class CGhuishou {
public:
CGhuishou() {
cout << "内部类被构造调用" << endl;
}
~CGhuishou() {
cout << "内部类被析构调用" << endl;
//由于内部类可以访问外部类的私有成员
if (Teacher173::m_instance != nullptr) {
delete Teacher173::m_instance;
Teacher173::m_instance = nullptr;
}
}
};
private:
static Teacher173 *m_instance;
public:
~Teacher173() {
cout << "Teacher173 析构函数被调用" << endl;
}
};
//第三步：使用，静态变量需要初始化
Teacher173* Teacher173::m_instance = nullptr;
void main() {
//Teacher173 tea;//第一步 解释.将Teacher173的构造函数私有化后，就可以防止在哪里都能构造了
//第三步 使用。
Teacher173* tea1 = Teacher173::getInstance();
cout << "tea1 = " << tea1 << " &tea1 address = " << &tea1 << endl;
Teacher173* tea2 = Teacher173::getInstance();
cout << "tea1 = " << tea1 << " &tea2 address = " << &tea2 << endl;
//第三步结果：
//私有的构造函数被调用
// tea1 = 00000264242A7730 &tea1 address = 0000008119EFF9F8
// tea1 = 00000264242A7730 &tea2 address = 0000008119EFFA18
//第四步的使用
//delete tea1;
//第五步 的时候，就不用delete tea1了
cout <<"end"<< endl;
}