C++ 实现单例模式

笔试时有考到单例模式，面试时还直接要我写一个单例模式的代码。

 

转自：http://developer.51cto.com/art/201002/182535.htm

 

C++编程语言是一个应用广泛的计算机应用语言，它功能强大，在一定程度上大大提高了程序开发效率。C++单例模式也称为单件模式、单子模式。使用单例模式，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，该实例被所有程序模块共享。有很多地方需要这样的功能模块，如系统的日志输出等。

单例模式有许多种实现方法，在C++中，甚至可以直接用一个全局变量做到这一点，但这样的代码显得很不优雅。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，并用一个公有静态方法获取该实例。如下面的类定义：

 

1. class CSingleton:  
2. {  
3. // 其它成员  
4. public:  
5. static CSingleton * GetInstance()  
6. {  
7. if (m_pInstance == NULL)  
8. m_pInstance = new CSingleton();  
9. return m_pInstance;  
10. }  
11. private:  
12. CSingleton(){};  
13. static CSingleton * m_pInstance;  
14. } 

 

C++单例模式类CSingleton有以下特征：

 

它有一个指唯一实例的静态指针m_pInstance，并且是私有的。

它有一个公有的函数，可以获取这个唯一的实例，并在需要的时候创建该实例。

它的构造函数是私有的，这样就不能从别处创建该类的实例。

大多时候，这样的实现都不会出现问题。有经验的读者可能会问，m_pInstance指向的空间什么时候释放呢？更严重的问题是，这个实例的析构操作什么时候执行？

如果在类的析构行为中有必须的操作，比如关闭文件，释放外部资源，那么上面所示的代码无法实现这个要求。我们需要一种方法，正常地删除该实例。

可以在程序结束时调用GetInstance并对返回的指针调用delete操作。这样做可以实现功能，但是不仅很丑陋，而且容易出错。因为这样的附加代码很容易被忘记，而且也很难保证在delete之后，没有代码再调用GetInstance函数。

一个妥善的方法是让这个类自己知道在合适的时候把自己删除。或者说把删除自己的操作挂在系统中的某个合适的点上，使其在恰当的时候自动被执行。

我们知道，程序在结束的时候，系统会自动析构所有的全局变量。事实上，系统也会析构所有的类的静态成员变量，就像这些静态成员也是全局变量一样。利用这个特征，我们可以在单例类中定义一个这样的静态成员变量，而它的唯一工作就是在析构函数中删除单例类的实例。如下面的代码中的CGarbo类（Garbo意为垃圾工人）：

 

1. class CSingleton:  
2. {  
3. // 其它成员  
4. public:  
5. static CSingleton * GetInstance()  
6. private:  
7. CSingleton(){};  
8. static CSingleton * m_pInstance;  
9. class CGarbo // 它的唯一工作就是在析构函数中删除
   CSingleton的实例  
10. {  
11. public:  
12. ~CGarbo()  
13. {  
14. if (CSingleton::m_pInstance)  
15. delete CSingleton::m_pInstance;  
16. }  
17. };  
18. static CGarbo Garbo; // 定义一个静态成员，在程序结束时，
    系统会调用它的析构函数  
19. } 

 

类CGarbo被定义为CSingleton的私有内嵌类，以防该类被在其它地方滥用。

在程序运行结束时，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。

使用这种方法释放C++单例模式对象有以下特征：

在单例类内部定义专有的嵌套类。

在单例类内定义私有的专门用于释放的静态成员。

利用程序在结束时析构全局变量的特性，选择最终的释放时机。

使用C++单例模式的代码不需要任何操作，不必关心对象的释放。