设计模式-01 设计模式单例模式

class Singleton {
private:
    static Singleton* instance;
    Singleton() {}

public:
    static Singleton* getInstance() {
        if (instance == nullptr) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
};

饿汉式

class Singleton {
private:
    static Singleton* instance = new Singleton();
    Singleton() {}

public:
    static Singleton* getInstance() {
        return instance;
    }
};

C++11 实现单例模式代码

class Singleton {
private:
    Singleton() {}  // 私有构造函数防止直接实例化
    Singleton(const Singleton&) = delete;  // 私有拷贝构造函数防止复制
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;  // 私有赋值运算符防止赋值

    static Singleton* instance;  // 静态成员变量存储单例实例

public:
    static Singleton& getInstance() {
        // 双重检查锁定，确保线程安全
        if (instance == nullptr) {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
            if (instance == nullptr) {
                instance = new Singleton();
            }
        }
        return *instance;
    }

private:
    static std::mutex mutex;  // 互斥锁用于线程安全
};

// 在类外初始化静态成员变量
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mutex;

4.具体代码使用实践

#include <iostream>
 
class Singleton {
public:
    // Static method to access the singleton instance
    static Singleton& getInstance()
    {
        // If the instance doesn't exist, create it
        if (!instance) {
            instance = new Singleton();
        }
        return *instance;
    }
 
    // Public method to perform some operation
    void someOperation()
    {
        std::cout
            << "Singleton is performing some operation."
            << std::endl;
    }
 
    // Delete the copy constructor and assignment operator
    Singleton(const Singleton&) = delete;
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
 
private:
    // Private constructor to prevent external instantiation
    Singleton()
    {
        std::cout << "Singleton instance created."
                  << std::endl;
    }
 
    // Private destructor to prevent external deletion
    ~Singleton()
    {
        std::cout << "Singleton instance destroyed."
                  << std::endl;
    }
 
    // Private static instance variable
    static Singleton* instance;
};
 
// Initialize the static instance variable to nullptr
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
 
int main()
{
    // Access the Singleton instance
    Singleton& singleton = Singleton::getInstance();
 
    // Use the Singleton instance
    singleton.someOperation();
 
    // Attempting to create another instance will not work
    // Singleton anotherInstance; // This line would not
    // compile
 
    return 0;
}

5.注意事项

C++11 实现单例模式的注意事项和潜在问题：

1. 线程安全性：

确保单例类的实现是线程安全的，以避免并行访问时出现数据损坏。使用互斥锁或其他同步机制来保护共享数据。

2. 静态局部变量初始化顺序未定义：

在 C++11 中，静态局部变量（例如 Singleton::instance）的初始化顺序是未定义的。为了确保单例类的正确初始化，请使用双重检查锁定模式。

3. 循环引用和内存泄漏：

如果单例类持有其他对象的引用，请确保这些引用不会导致循环引用并导致内存泄漏。可以使用智能指针或弱引用来管理引用。

4. 异常安全性：

单例类的构造函数应该抛出异常安全，这意味着在构造函数抛出异常后，单例类的状态应该保持有效。可以使用 RAII 技术来实现异常安全性。

5. 过度使用：

避免过度使用单例模式。只在需要全局访问和资源管理的情况下才使用它。过度使用单例模式可能会导致设计僵化和测试困难。

6.最佳实践

使用双重检查锁定：这是一种可靠的方法来确保线程安全的单例实现。
使用 RAII 技术：这可以确保在异常情况下正确清理资源。
仔细管理引用：使用智能指针或弱引用来避免循环引用和内存泄漏。
仅在必要时使用单例模式：考虑其他设计模式，例如工厂模式或依赖注入，以实现全局访问和资源管理。
进行彻底的测试：编写测试用例来验证单例实现的正确性和线程安全性。

7.总结

C++11 中的单例模式通过双重检查锁定和 RAII 技术实现线程安全的惰性实例化，确保全局访问和资源管理。在实现上，这比起低版本的来说，预言特性给我们更加灵活的操作性

原文地址:https://blog.csdn.net/jxusthusiwen/article/details/138350953 本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：https://www.suanlizi.com/kf/1785438484656427008.html 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系《酸梨子》网邮箱：1419361763@qq.com进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

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