C++ 单例模式(懒汉饿汉模式)

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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C++ 单例模式(懒汉饿汉模式)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

1、简单的单例模式实现

技术图片

2、C++的构造函数不是线程安全的,所以上述代码在多线程的情况下是不安全的,原因是new Singelton时,这句话不是原子的,比如一个线程执行了new的同时,另一个线程对if进行判断(此时实例还没被创建出来)。在windows下模拟:

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#include <iostream>
#include <process.h>
#include <windows.h>
using namespace std;
 
class Singelton
private:
    Singelton()
        m_count ++;
        printf("Singelton begin\\n");
        Sleep(1000);                            // 加sleep为了放大效果
        printf("Singelton end\\n");
    
    static Singelton *single;
public:
    static Singelton *GetSingelton();
    static void print();
    static int m_count;
;
 
Singelton *Singelton::single = nullptr;
int Singelton::m_count = 0;
 
Singelton *Singelton::GetSingelton()
    if(single == nullptr)
        single = new Singelton;
    
    return single;
 
void Singelton::print()
    cout<<m_count<<endl;
// 回调函数
void threadFunc(void *p)
    DWORD id = GetCurrentThreadId();        // 获得线程id
     cout<<id<<endl;
    Singelton::GetSingelton()->print();      // 构造函数并获得实例,调用静态成员函数
 
int main(int argc, const char * argv[])
    int threadNum = 3;
    HANDLE threadHdl[100];
     
    // 创建3个线程
    for(int i = 0; i<threadNum; i++)
        threadHdl[i] = (HANDLE)_beginthread(threadFunc, 0, nullptr);
    
     
    // 让主进程等待所有的线程结束后再退出
    for(int i = 0; i<threadNum; i++)
        WaitForSingleObject(threadHdl[i], INFINITE);
    
    cout<<"main"<<endl;                 // 验证主进程是否是最后退出
    return 0;

  运行结果:

技术图片

该单例模式也称为懒汉式单例。

懒汉:故名思义,不到万不得已就不会去实例化类,也就是说在第一次用到类实例的时候才会去实例化。与之对应的是饿汉式单例。(注意,懒汉本身是线程不安全的,如上例子)

饿汉:饿了肯定要饥不择食。所以在单例类定义的时候就进行实例化。(本身就是线程安全的,如下例子)

关于如何选择懒汉和饿汉模式:

特点与选择:

  懒汉:在访问量较小时,采用懒汉实现。这是以时间换空间。

  饿汉:由于要进行线程同步,所以在访问量比较大,或者可能访问的线程比较多时,采用饿汉实现,可以实现更好的性能。这是以空间换时间。

3、饿汉式的单例实现

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#include <iostream>
#include <process.h>
#include <windows.h>
using namespace std;
 
class Singelton
private:
    Singelton()
        m_count ++;
        printf("Singelton begin\\n");
        Sleep(1000);                            // 加sleep为了放大效果
        printf("Singelton end\\n");
    
    static Singelton *single;
public:
    static Singelton *GetSingelton();
    static void print();
    static int m_count;
;
// 饿汉模式的关键:初始化即实例化
Singelton *Singelton::single = new Singelton;
int Singelton::m_count = 0;
 
Singelton *Singelton::GetSingelton()
    // 不再需要进行实例化
    //if(single == nullptr)
    //    single = new Singelton;
    //
    return single;
 
void Singelton::print()
    cout<<m_count<<endl;
// 回调函数
void threadFunc(void *p)
    DWORD id = GetCurrentThreadId();        // 获得线程id
     cout<<id<<endl;
    Singelton::GetSingelton()->print();      // 构造函数并获得实例,调用静态成员函数
 
int main(int argc, const char * argv[])
    int threadNum = 3;
    HANDLE threadHdl[100];
     
    // 创建3个线程
    for(int i = 0; i<threadNum; i++)
        threadHdl[i] = (HANDLE)_beginthread(threadFunc, 0, nullptr);
    
     
    // 让主进程等待所有的线程结束后再退出
    for(int i = 0; i<threadNum; i++)
        WaitForSingleObject(threadHdl[i], INFINITE);
    
    cout<<"main"<<endl;                 // 验证主进程是否是最后退出
    return 0;

  运行结果:

技术图片

4、线程安全的懒汉式单例的实现

饿汉式会提前浪费我们的内存空间以及资源,如果有项目中要求我们在使用到实例的时候再去实例化,则还是需要使用懒汉式。

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class singleton
protected:
    singleton()
    
        // 初始化
        pthread_mutex_init(&mutex);
    
private:
    static singleton* p;
public:
    static pthread_mutex_t mutex;
    static singleton* initance();
;
 
pthread_mutex_t singleton::mutex;
singleton* singleton::p = NULL;
singleton* singleton::initance()
    if (p == NULL)
    
        // 加锁
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        if (p == NULL)
            p = new singleton();
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    
    return p;

  需要注意的是:上面进行的两次if(p == NULL)的检查,因为当获得了实例之后,有了外层的判断之后,就不会再进入到内层判断,即不会再进行lock以及unlock的操作。

以上是关于C++ 单例模式(懒汉饿汉模式)的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

单例模式的懒汉模式与饿汉模式之间的对比 C++

C++的单例模式与线程安全单例模式(懒汉/饿汉)

C++ 单例模式(懒汉饿汉模式)

C++单例模式的实现(懒汉式饿汉式)

C++单例模式的实现(懒汉式饿汉式)

手写单例模式(饿汉和饱汉模式)和工厂模式