C++进阶学习——单例模式的实现

单例模式也称为单件模式、单子模式,是使用最广泛的设计模式之一。其意图是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。


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。


示例代码如下:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Singleton
{
public:  
	static Singleton *getInstance()  
	{
		//判断是否第一次调用 
		if(instance == NULL)
		{
			instance = new Singleton();
		}
		
		return instance;  
	}
	
	void init(int num, string str)
	{
		a = num;
		buf = str;
	}
	
	void display()
	{
		cout << "a = " << a << ", buf = " << buf << endl;	
	}
	
	//销毁实例,资源回收
	void destroy()
	{
		if(NULL != instance)
		{
			delete instance;
			instance = NULL;
		}
	}
	
private:  
	Singleton()//构造函数为私有  
	{
		  
	}
	
	~Singleton()//析构函数为私有      
	{
		  
	}
	
	//静态数据成员,类中声明,类外必须定义
	static Singleton *instance; 
	
	int a;
	string buf;
	
};

//静态数据成员,类外定义
Singleton *Singleton::instance = NULL;

int main()
{
	Singleton *p1 =  Singleton::getInstance();
	p1->init(250, "mike");
	p1->display();
	
	cout << "\n=============\n";
	Singleton *p2 = Singleton::getInstance();
	p2->display();
	
	p2->destroy(); //销毁实例
	
	return 0;	
}


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。


运行结果如下:

C++进阶学习——单例模式的实现_第1张图片


单例模式类Singleton有以下特征:

  • 它有一个指向唯一实例的静态指针instance,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。
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Garbo类(Garbo意为垃圾工人):
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Singleton
{
public:  
	static Singleton *getInstance()  
	{
		//判断是否第一次调用 
		if(instance == NULL)
		{
			instance = new Singleton();
		}
		
		return instance;  
	}
	
	void init(int num, string str)
	{
		a = num;
		buf = str;
	}
	
	void display()
	{
		cout << "a = " << a << ", buf = " << buf << endl;	
	}
	
private:  
	Singleton()//构造函数为私有  
	{
		  
	}
	
	~Singleton()//析构函数为私有  
	{
		  
	}
	
	//静态数据成员,类中声明,类外必须定义
	static Singleton *instance; 
	
	int a;
	string buf;
	
	//它的唯一工作就是在析构函数中删除Singleton的实例  
	class Garbo 
	{  
	public:  
		~Garbo()  
		{
		  if(NULL != Singleton::instance){
		  	delete Singleton::instance;
		  	Singleton::instance = NULL;
		  	cout << "instance is detele\n";
		  } 
		}  
	};
	//定义一个静态成员变量,程序结束时,系统会自动调用它的析构函数 
	//static类的析构函数在main()退出后调用  
	static Garbo temp; //静态数据成员,类中声明,类外定义
	
};

//静态数据成员,类外定义
Singleton *Singleton::instance = NULL;
	
Singleton::Garbo Singleton::temp; 

int main()
{
	
	Singleton *p1 =  Singleton::getInstance();
	p1->init(250, "mike");
	p1->display();

	cout << "\n=============\n";
	Singleton *p2 = Singleton::getInstance();
	p2->display();

	return 0;	
}

运行结果如下:


类Garbo被定义为Singleton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Singleton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。注意:static类的析构函数在main()退出后才会调用。

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;
  • 在单例类内声明私有的专门用于释放的静态成员(需要在类的外部定义);
  • 利用程序在结束时(main()函数退出)析构全局变量的特性,选择最终的释放时机。

本教程示例代码下载请点此链接:http://download.csdn.net/detail/tennysonsky

本文转自:http://blog.csdn.net/hackbuteer1

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