单例模板类
单例模式（Singleton Pattern）是设计模式中的一种，它用来保证系统中最多只能存在一个它的实例，其做法是由类自身来创建和持有它的对象实例，把对实例的创建权和管理权都控制在自己手中，以便控制实例数目。
关于如何在C++中实现单例模式的讨论已经太多了，我只是简单介绍一下可以继承的单例类。
首先介绍一下通常所见的单例类的写法，不妨设这个类叫做Singleton。
Singleton.h：
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
#define _SINGLETON_H_
#include <memory>
class Singleton
{
public :
static Singleton & GetInstance ( ) ;
private :
Singleton ( ) ;
~Singleton ( ) ;
// Use auto_ptr to make sure that the allocated memory for instance
// will be released when program exits (after main() ends).
static std :: auto_ptr <singleton > s_instance ;
friend class std :: auto_ptr <singleton > ;
Singleton ( const Singleton & ) ;
Singleton & operator = ( const Singleton & ) ;
} ;
#endif
Singleton.cpp：
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
#include <iostream>
#include <boost thread.hpp="">
using namespace std ;
using namespace boost ;
auto_ptr <singleton > Singleton :: s_instance ;
Singleton :: Singleton ( )
{
cout << "Construct Singleton" << endl ;
}
Singleton ::~Singleton ( )
{
cout << "Destruct Singleton" << endl ;
}
Singleton & Singleton :: GetInstance ( )
{
static mutex s_mutex ;
if (s_instance. get ( ) == NULL )
{
mutex :: scoped_lock lock (s_mutex ) ;
if (s_instance. get ( ) == NULL )
{
s_instance. reset ( new Singleton ( ) ) ;
}
// 'lock' will be destructed now. 's_mutex' will be unlocked.
}
return *s_instance ;
}
这个类写的也不完美啦，比如双重判定也会有失效的时候，不过凑合用吧，哈哈。不过话说boost库里也有singleton，我为什么要自己写个呢，无奈地飘过。
废话不多说了，上面的单例类基本上解决了多线程安全问题、实例内存自动释放问题，算是一段可以使用的程序。不过如果系统中有大量单例类（这时候也得好好考虑一下design有没有问题），每个都要这么写一番岂不是很麻烦？要是可以写一个单例基类，以后再创造单例类的时候直接继承一下多方便啊。不过很明显的问题就在那个static对象指针，这个用来保存唯一实例的静态变量如果定义在基类里面，那所有的子类都只能用这同一个变量来保存它们各自的实例了，社会主义国家总得让每个子类都过上温饱生活吧！
以前的时候我还真不知道该怎么解决这个问题，但05年用了WTL（Windows Template Library）之后，我才意识到模板类可以帮助我（话说我真的是自己想到的，虽然现在搜一下能搜到一大堆）。这里要用的还不是普通的模板类，而是像ATL、WTL里面那样把要定义的类自身放入模板参数中，形如class MyClass : public Base<myclass> { };。这样做有很多优点啦，最显著的比如不需要虚表（节省内存哦）、多态函数的调用在编译时就确定了（既加快了运行速度，也有利于编译器对代码进行优化）。
不妨把这个单例基类叫做ISingleton吧，看起来好像是个interface呢。代码如下：
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
#define _ISingleton_H_
#include <memory>
#include <boost thread.hpp="">
template < typename t = "" >
class ISingleton
{
public :
static T & GetInstance ( )
{
static boost :: mutex s_mutex ;
if (s_instance. get ( ) == NULL )
{
boost :: mutex :: scoped_lock lock (s_mutex ) ;
if (s_instance. get ( ) == NULL )
{
s_instance. reset ( new T ( ) ) ;
}
// 'lock' will be destructed now. 's_mutex' will be unlocked.
}
return *s_instance ;
}
protected :
ISingleton ( ) { }
~ISingleton ( ) { }
// Use auto_ptr to make sure that the allocated memory for instance
// will be released when program exits (after main() ends).
static std :: auto_ptr <t > s_instance ;
private :
ISingleton ( const Singleton & ) ;
ISingleton & operator = ( const ISingleton & ) ;
} ;
template < typename t = "" >
std :: auto_ptr <t > ISingleton <t > :: s_instance ;
#endif
要利用ISingleton创建一个自己的单例类，比如MySingleton，可以使用如下的代码：
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
#include "ISingleton.h"
#include <iostream>
using namespace std ;
class MySingleton : public ISingleton <mysingleton >
{
public :
// blah blah
private :
MySingleton ( )
{
cout << "Construct MySingleton" << endl ;
}
~MySingleton ( )
{
cout << "Destruct MySingleton" << endl ;
}
friend ISingleton <mysingleton > ;
friend class auto_ptr <mysingleton > ;
MySingleton ( const MySingleton & ) ;
MySingleton & operator = ( const MySingleton & ) ;
} ;
最最重要的，千万不要忘了把MySingleton的构造和析构函数弄成private的，还要添加两个友元。有人说ISingleton和MySingleton的析构函数都要加virtual，我倒是觉得没有必要呢，你说呢？另外要注意，MySingleton不能被继承哦。
Q:如果类的static 成员变量是一个带模板的对象，不同的子类调用得到的成员变量是不同的吗？