设计模式C++实现单例模式

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了设计模式C++实现单例模式相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

单例模式

定义: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

【实现思路】

防止外界创建单例类的对象 ——> 私有化构造函数

提供全局访问点:

  • 使用类的私有静态指针指向类的唯一实例
  • 提供公有静态方法获取实例

【实现模式】

懒汉模式:第一次使用才初始化,调用函数获取实例时再创建

饿汉模式:程序一开始运行立即初始化

(1)经典线程安全懒汉模式 —— 双检锁

class single 

private:
    // 私有静态指针
    static single *p;
    
    // 静态互斥锁 互斥获取实例
    static pthread_mutex_t lock;
    
    // 私有化构造函数
	single()
        pthread_mutex_init(&lock, NULL);
    
    ~single()
    
public:
    // 公有静态方法获取实例
    static single* getinstance();
;

pthread_mutex_t single::lock;

single * single::p = NULL;
single * single::getinstance()
    // 仅在第一次创建单例时加锁
    if( NULL == p )
        // 没有实例化
        pthread_mutex_lock(&lock);
        if( NULL == P )
            // 双检,防止已有线程进入第一个if语句
            p = new single;
        
        pthread_mutex_unlock(&lock);
    
    return p;

(2)线程安全懒汉模式 —— 局部静态变量

局部静态变量

  • 定义:局部变量前加上 static 关键字
  • 存储:静态局部变量存放在静态存储区
  • 生命周期:整个程序运行期间(函数或方法调用结束后并不释放)
  • 初始化:编译时赋初值一次,之后调用不再赋初值,若没有显式初始化,默认初始化为0
  • 与全局变量对比:
    • 都在静态存储区存放,在程序整个运行期间都不释放
    • 静态局部变量只能在函数内部访问,其他函数“不可见”

使用局部静态对象,C++11 要求编译器保证内部静态变量的线程安全性,不用加锁、解锁

class single
private:
	single()
    ~single()
    
public:
    static single * getinstance();
;

single* single::getinstance()
    static single obj;
    return &obj;

加锁方式

class single
private:
	static pthread_mutex_t lock;
    single()
        pthread_mutex_init(&lock, NULL);
    
    ~single()
    
public:
    static single* getinstance();
;
pthread_mutex_t single::lock;
single * single::getinstance()
    pthread_mutex_lock(&lock);
    static single obj;
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    return &obj;

(3)饿汉模式

在程序运行时就定义了对象,并且初始化,getinstance 函数只是返回一个对象的指针

饿汉模式不需要使用锁,就可以实现线程安全

class single
private:
	static single * p;
    single()
    ~single()
public:
    static single* getinstance();
;
single *single::p = new single();
single *single::getinstance()
    return p;

隐藏问题:函数外的静态对象在不同编译单元中的初始化顺序是没有定义的,如果还未初始化,就调用getinstance方法会返回未定义实例

测试

int main()
	
    single *p1 = single::getinstance();
    single *p2 = single::getinstance();
    
    if(p1 == p2) 
        printf("same\\n");
    
    
    system("pause");
    return 0;

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