单例类模板（五十一）

Posted 2020-11-10

        在有些时候，我们在进行架构设计时，某些类在整个系统生命期中最多只能有一个对象存在（Single Instance）。比如在超市的收银系统，一个扫描机就对应一个，每个屏幕也会对应一个，基于这种情况，我们就提出了单例模式。那么问题就来了：如何定义一个类，并且使得这个类最多只能创建一个对象呢？那么就必须得控制类的对象数目，必须对外隐藏构造函数。思路是：将构造函数的访问属性设置为 private，定义 instance 并初始化为 NULL；当需要使用对象时，访问 instance 的值，如果是空值，那么便创建对象并用 instance 标记，如果是非空值，返回 instance 标记的对象。

        下来我们就用代码来实现

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class SObject
{
    static SObject* c_instance;
    
    SObject(const SObject&);
    SObject& operator= (const SObject&);
    
    SObject()
    {}
public:
    static SObject* getInstance();
    
    void print()
    {
        cout << "this = " << this << endl;
    }
};

SObject* SObject::c_instance = NULL;

SObject* SObject::getInstance()
{
    if( c_instance == NULL )
    {
        c_instance = new SObject;
    }
    
    return c_instance;
}

int main()
{
    SObject* s = SObject::getInstance();
    SObject* s1 = SObject::getInstance();
    SObject* s2 = SObject::getInstance();
    
    s->print();
    s1->print();
    s2->print();

    return 0;
}

        我们来看看是否符合单例类的要求呢？

        显然是已经符合我们的要求了哈。虽然看起来是创建了三个对象，但是它们都指向了同一对象。我们上面的实现显然是已经实现了功能，但是有个小瑕疵，就是它必须定义静态成员变量 c_instance，必须定义静态成员函数 getInstance()。那么我们的解决方案就是将单例模式相关的代码抽取出来，开发成单例类模板。当需要单例类时，直接使用单例类模板。下来我们进行单例类的改写

Singleton.h 源码

#ifndef _SINGLETON_H_
#define _SINGLETON_H_

template
< typename T >
class Singleton
{
    static T* c_instance;
public:
    static T* getInstance();
};

template
< typename T >
T* Singleton<T>::c_instance = NULL;

template
< typename T >
T* Singleton<T>::getInstance()
{
    if( c_instance == NULL )
    {
        c_instance = new T;
    }
    
    return c_instance;
}

#endif

Test.cpp 源码

#include <iostream>
#include <string>
#include "Singleton.h"

using namespace std;

class SObject
{
    friend class Singleton<SObject>;
    
    SObject(const SObject&);
    SObject& operator= (const SObject&);
    
    SObject()
    {}
public:
    void print()
    {
        cout << "this = " << this << endl;
    }
};

int main()
{
    SObject* s = Singleton<SObject>::getInstance();
    SObject* s1 = Singleton<SObject>::getInstance();
    SObject* s2 = Singleton<SObject>::getInstance();
    
    s->print();
    s1->print();
    s2->print();

    return 0;
}

        我们来看看编译结果

        已经正确实现了。可能有细心的朋友会注意到我们只是进行了 new 操作，并没有去 delete。我们这块是单例模式，因此说这个对象一旦创建，便会一直存在，所以不需要去进行 delete 操作。我们现在已经掌握了一种设计模式，通过对单例类模板的学习，总结如下：1、单例模式是开发中最常用的设计模式之一；2、单例模式的应用使得一个类最多只有一个对象；3、可以将单例模式相关的代码抽象成类模板；4、需要使用单利模式的类直接使用单例类模板。

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