C++中的单例模式
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，但这样的代码显的很不优雅。 使用全局对象能够保证方便地访问实例，但是不能保证只声明一个对象——也就是说除了一个全局实例外，仍然能创建相同类的本地实例。
《设计模式》一书中给出了一种很不错的实现，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，并用一个公有的静态方法获取该实例。
单例模式通过类本身来管理其唯一实例，这种特性提供了解决问题的方法。唯一的实例是类的一个普通对象，但设计这个类时，让它只能创建一个实例并提供 对此实例的全局访问。唯一实例类Singleton在静态成员函数中隐藏创建实例的操作。习惯上把这个成员函数叫做Instance()，它的返回值是唯 一实例的指针。
定义如下：
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3 {
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5 // 其他成员
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7 public :
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9 static CSingleton * GetInstance()
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11 {
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13 if ( m_pInstance == NULL ) // 判断是否第一次调用
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15 m_pInstance = new CSingleton();
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17 return m_pInstance;
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19 }
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21 private :
22
23 CSingleton(){};
24
25 static CSingleton * m_pInstance;
26
27 };
用户访问唯一实例的方法只有GetInstance()成员函数。如果不通过这个函数，任何创建实例的尝试都将失败，因为类的构造函数是私有的。GetInstance()使用懒惰初始化，也就是说它的返回值是当这个函数首次被访问时被创建的。这是一种防弹设计——所有GetInstance()之后的调用都返回相同实例的指针：
CSingleton* p1 = CSingleton :: GetInstance();
CSingleton* p2 = p1->GetInstance();
CSingleton & ref = * CSingleton :: GetInstance();
对GetInstance稍加修改，这个设计模板便可以适用于可变多实例情况，如一个类允许最多五个实例。
单例类CSingleton有以下特征：
它有一个指向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，并且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。
大多数时候，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，该实例的析构函数什么时候执行？
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，那么上面的代码无法实现这个要求。我们需要一种方法，正常的删除该实例。
可以在程序结束时调用GetInstance()，并对返回的指针掉用delete操作。这样做可以实现功能，但不仅很丑陋，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操作系统中的某个合适的点上，使其在恰当的时候被自动执行。
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）：
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3 {
4
5 // 其他成员
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7 public :
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9 static CSingleton * GetInstance();
10
11 private :
12
13 CSingleton(){};
14
15 static CSingleton * m_pInstance;
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17 class CGarbo // 它的唯一工作就是在析构函数中删除CSingleton的实例
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19 {
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21 public :
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23 ~ CGarbo()
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25 {
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27 if ( CSingleton::m_pInstance )
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29 delete CSingleton::m_pInstance;
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31 }
32
33 }
34
35 Static CGabor Garbo; // 定义一个静态成员，程序结束时，系统会自动调用它的析构函数
36
37 }；
类CGarbo被定义为CSingleton的私有内嵌类，以防该类被在其他地方滥用。
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。
使用这种方法释放单例对象有以下特征：
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；
使用单例的代码不需要任何操作，不必关心对象的释放。
(出处：http://hi.baidu.com/csudada/blog/item/208fb0f56bb61266dcc47466.html)
进一步的讨论
但是添加一个类的静态对象，总是让人不太满意，所以有人用如下方法来重现实现单例和解决它相应的问题，代码如下
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3 {
4
5 // 其他成员
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7 public :
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9 static Singleton & GetInstance()
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11 {
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13 static Singleton instance;
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15 return instance;
16
17 }
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19 private :
20
21 Singleton() {};
22
23 };
使用局部静态变量，非常强大的方法，完全实现了单例的特性，而且代码量更少，也不用担心单例销毁的问题。
但使用此种方法也会出现问题，当如下方法使用单例时问题来了，
Singleton singleton = Singleton :: GetInstance();
这么做就出现了一个类拷贝的问题，这就违背了单例的特性。产生这个问题原因在于：编译器会为类生成一个默认的构造函数，来支持类的拷贝。
最后没有办法，我们要禁止类拷贝和类赋值，禁止程序员用这种方式来使用单例，当时领导的意思是GetInstance()函数返回一个指针而不是返回一个引用，函数的代码改为如下：
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3 {
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5 static Singleton instance;
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7 return & instance;
8
9 }
2
3 {
4
5 // 其他成员
6
7 public :
8
9 static Singleton & GetInstance()
10
11 {
12
13 static Singleton instance;
14
15 return instance;
16
17 }
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19 private :
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21 Singleton() {};
22
23 Singleton( const Singleton);
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25 Singleton & operate = ( const Singleton & );
26
27 };
关于Singleton(const Singleton); 和 Singleton & operate = (const Singleton&); 函数，需要声明成私用的，并且只声明不实现。这样，如果用上面的方式来使用单例时，不管是在友元类中还是其他的，编译器都是报错。
不知道这样的单例类是否还会有问题，但在程序中这样子使用已经基本没有问题了。
（出处：http://snailbing.blogbus.com/logs/45398975.html）
优化Singleton类，使之适用于单线程应用
Singleton使用操作符new为唯一实例分配存储空间。因为new操作符是线程安全的，在多线程应用中你可以使用此设计模板，但是有一个缺陷： 就是在应用程序终止之前必须手工用delete摧毁实例。否则，不仅导致内存溢出，还要造成不可预测的行为，因为Singleton的析构函数将根本不会 被调用。而通过使用本地静态实例代替动态实例，单线程应用可以很容易避免这个问题。下面是与上面的GetInstance()稍有不同的实现，这个实现专 门用于单线程应用：
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3 {
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5 static CSingleton inst；
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7 return & inst；
8
9 }
本地静态对象实例inst是第一次调用GetInstance()时被构造，一直保持活动状态直到应用程序终止，指针m_pInstance变得多余并且可以从类定义中删除掉，与动态分配对象不同，静态对象当应用程序终止时被自动销毁掉，所以就不必再手动销毁实例了。
（出处：http://blog.csdn.net/pingnanlee/archive/2009/04/20/4094313.aspx）
代码学习（从http://apps.hi.baidu.com/share/detail/32113057引用）
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3 using namespace std;
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5 // 单例类的C++实现
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7 class Singleton
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9 {
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11 private :
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13 Singleton(); // 注意:构造方法私有
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17 static Singleton * instance; // 惟一实例
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19 int var; // 成员变量(用于测试)
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21 public :
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23 static Singleton * GetInstance(); // 工厂方法(用来获得实例)
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25 int getVar(); // 获得var的值
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27 void setVar( int ); // 设置var的值
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29 virtual ~ Singleton();
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31 };
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33 // 构造方法实现
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35 Singleton::Singleton()
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37 {
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39 this -> var = 20 ;
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41 cout << " Singleton Constructor " << endl;
42
43 }
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45 Singleton:: ~ Singleton()
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47 {
48
49 cout << " Singleton Destructor " << endl;
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51 // delete instance;
52
53 }
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55 // 初始化静态成员
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57 /* Singleton* Singleton::instance=NULL;
58
59 Singleton* Singleton::GetInstance()
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61 {
62
63 if(NULL==instance)
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65 instance=new Singleton();
66
67 return instance;
68
69 } */
70
71 Singleton * Singleton::instance = new Singleton;
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73 Singleton * Singleton::GetInstance()
74
75 {
76
77 return instance;
78
79 }
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81 // seter && getter含数
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83 int Singleton::getVar()
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85 {
86
87 return this -> var;
88
89 }
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91 void Singleton::setVar( int var)
92
93 {
94
95 this -> var = var;
96
97 }
98
99 // main
100
101 void main()
102
103 {
104
105 Singleton * ton1 = Singleton::GetInstance();
106
107 Singleton * ton2 = Singleton::GetInstance();
108
109 if (ton1 == ton2)
110
111 cout << " ton1==ton2 " << endl;
112
113 cout << " ton1 var = " << ton1 -> getVar() << endl;
114
115 cout << " ton2 var = " << ton2 -> getVar() << endl;
116
117 ton1 -> setVar( 150 );
118
119 cout << " ton1 var = " << ton1 -> getVar() << endl;
120
121 cout << " ton2 var = " << ton2 -> getVar() << endl;
122
123 delete Singleton::GetInstance(); // 必须显式地删除
124
125 }