C++学习Day04之单例模式

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一、程序及输出

1.1 饿汉式实例

#include
using namespace std;
#include 
class Printer
{
public:
	static Printer * getInstance()//获取实例方法
	{
		return printer;
	}

	void printText(string text)
	{
		m_Count++;
		cout << text << endl;
	}

	int m_Count;

private:
	Printer() //单例构造函数
	{ 
		m_Count = 0;
		cout << "打印机构造调用" << endl; 
	};

	Printer(const Printer & p){};//拷贝构造函数

	static Printer * printer;//单例实体
	
};

Printer * Printer::printer = new Printer();//类外初始化

void test01()
{
	Printer * p1 = Printer::getInstance();
	p1->printText("入职证明");
	p1->printText("离职证明");
	p1->printText("加薪申请");
	p1->printText("旅游申请");

	cout << "打印机使用次数： " << p1->m_Count << endl;

	Printer * p2 = Printer::getInstance();
	p2->printText("调休申请");

	cout << "打印机使用次数： " << p1->m_Count << endl;

}

int main(){
  cout << "mian函数调用" << endl;    //单例模式编译阶段就分配内存，所以单例模式的构造函数会先打印。
	test01();
	system("pause");
	return EXIT_SUCCESS;
}

输出：

可以看到，单例的创建是在全局作用域中进行初始化，编译阶段就分配内存，所以单例模式的构造函数会先打印

1.2 饿汉式单例

饿汉式单例模式：
在程序启动时即创建单例实例。这样可以确保在多线程环境下也不会出现多个实例被创建的情况。
实现方式是将构造函数私有化，然后在类的内部定义一个静态成员变量来保存单例实例，并提供一个静态成员函数用于获取该实例。

class Singleton {
public:
    static Singleton * getInstance() {
        return instance;
    }

private:
    Singleton() {}

    static Singleton * instance;
};

Singleton * Singleton::instance = new Singleton();

跟我们最开始的实例框架结构一致

1.3 懒汉式单例

懒汉式单例模式：
在需要时才创建单例实例。这种方式可能需要考虑多线程环境下的线程安全性。
实现方式是将构造函数私有化，然后在类的内部定义一个静态成员变量指针，并在静态成员函数中进行实例化。

class Singleton {
public:
    static Singleton * getInstance() {
        if (instance == nullptr) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }

private:
    Singleton() {}

    static Singleton * instance;
};

Singleton * Singleton::instance = nullptr;

1.4 线程安全的懒汉式单例

线程安全的懒汉式单例模式：
在懒汉式单例模式的基础上，通过加锁等手段来确保在多线程环境下也只有一个实例被创建。
可以使用互斥锁（mutex）或双重检查锁定（double-checked locking）等方式来实现线程安全的单例模式。

class Singleton {
public:
    static Singleton * getInstance() {
        if (instance == nullptr) {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
            if (instance == nullptr) {
                instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }

private:
    Singleton() {}

    static Singleton * instance;
    static std::mutex mutex;
};

Singleton * Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mutex;

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二、分析与总结

单例设计模式是一种创建型设计模式，用于确保类只有一个实例，并提供全局访问点以访问该实例
分为饿汉式和懒汉式
在具体使用过程中注意线程安全、实例化过程等细节