C++ 中的Singleton 类的实现讨论

加qq319128091

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2016-02-19 20:21

下面是个简单易学的C++ 中的Singleton 类的实现讨论教程,图老师小编详细图解介绍包你轻松学会,喜欢的朋友赶紧get起来吧!
  ANSI C++ 中的 Singleton 实现说难不难,说轻易也不轻易,很多人写 ANSI C++ 的 Singleton class 都有错误。这篇文章讨论怎样在 ANSI c++ 中写 Singleton class, 希望对大家有帮助。   《设计模式》中把 Singleton 写成返回指针:
  

  
  class Singleton{
  public:
      static Singleton* Instance();
  protected:
      Singleton();
  private:
      static Singleton* _instance;
  };      相应的实现 cpp 文件是:
  Singleton* Singleton::_instance;
  Singleton* Singleton::Instance(){
      if( _instance == 0){
          _instance = new Singleton;
      };
      return _instance;
  }      将构造函数设计成 protected 的目的是防止在 class 外面 new ,有人可能会设计成 private ,假如考虑到有可能会继续这个类的话,还是将构造函数设计成 protected 比较好,还需要加一个 virtual 析构函数。为了防止别人复制 Singleton 对象:
  Singleton* pSingleton = Singleton::Instance();
  Singleton s1 = *pSingleton;
  Singleton s2 = *pSingleton;
  需要将拷贝构造(copy constrUCtor)函数变成 private。
      但是这里存在的问题是,什么时候删除 Singleton 对象?按照 C++ 的一个基本原则,对象在哪里创建就在哪里销毁,这里还应该放一个 destroy 方法来删除 Singleton 对象。假如忘了删除就比较麻烦。Instance 函数还存在多线程同时访问的加锁问题。假如把 Instance 函数开始和结尾放上加锁和解锁,整个函数性能会下降很多。这不是一个好的设计。
      有一个小小的改动,可以避免忘了删除 Singleton 对象带来内存泄露的问题。那就是用 std:auto_ptr 来包含 Singleton 对象,定义一个class static member auto_ptr 对象,在析构的静态 auto_ptr 变量的时候时候自动删除 Singleton 对象。为了不让用户 delete Singleton 对象,需要将析构函数由 public 变成 protected。以下是头文件 SingletonAutoPtr.h :
  #include memory
  using namespace std;
  class CSingletonAutoPtr
  {
  private:
      static auto_ptrCSingletonAutoPtr m_auto_ptr; 
  
  

   更多内容请看C/C++技术专题专题,或
  
      static CSingletonAutoPtr* m_instance;
  protected:
      CSingletonAutoPtr();
      CSingletonAutoPtr(const CSingletonAutoPtr&);
      virtual ~CSingletonAutoPtr();
      //allow auto_ptr to delete, using protected ~CSingletonAutoPtr()
      friend class auto_ptrCSingletonAutoPtr;
  public:
      static CSingletonAutoPtr* GetInstance();
      void Test();
  };   对应的 SingletonAutoPtr.cpp 如下:
  #include "SingletonAutoPtr.h"
  #include iostream//initial static member vars here
  CSingletonAutoPtr* CSingletonAutoPtr::m_instance = NULL;
  auto_ptrCSingletonAutoPtr CSingletonAutoPtr::m_auto_ptr;/////////////////////////////////////////
  // Construction/Destruction
  /////////////////////////////////////////
  
   CSingletonAutoPtr::CSingletonAutoPtr()
  {
      cout "CSingletonAutoPtr::CSingletonAutoPtr()" endl;
      //put single object into auto_ptr object
      m_auto_ptr = auto_ptrCSingletonAutoPtr(this);
  }CSingletonAutoPtr::~CSingletonAutoPtr()
  {
      cout "CSingletonAutoPtr::~CSingletonAutoPtr()" endl;
  }CSingletonAutoPtr* CSingletonAutoPtr::GetInstance()
  {
      //begin lock
      //....    if(m_instance == NULL)
          m_instance = new CSingletonAutoPtr();    //end lock
      //...    return m_instance; 
  
  

   更多内容请看C/C++技术专题专题,或
  
  }void CSingletonAutoPtr::Test()
  {
      cout "CSingletonAutoPtr::Test()" endl;
  }     调用方法:
  CSingletonAutoPtr* pSingleton = CSingletonAutoPtr::GetInstance();
  pSingleton-Test();     写一个 C++ 中的 Singleton 需要这么费劲,大大出乎我们的意料。有很多人从未用过 auto_ptr,而且 std:auto_ptr 本身就并不完美,它是基于对象所有权机制的,相比之下,Apache Log4cxx 中有一个 auto_ptr, 是基于对象计数的,更为好用。只是为了用一个好的 auto_ptr 而不得不用 log4cxx , 对于很多项目来说,也不太好。当然了,ANSI C++ 的 STL 中 std:auto_ptr 对于写上面的例子已经足够用了。     另外一个思路是,把 GetInstance 函数设计成 static member 可能更好,因为一般来说,Singleton 对象都不大,static member 虽然必须一直占用内存,问题不大。这里的析构函数必须设成 public 了。以下是头文件 SingleStaticObj.h
  class CSingletonStaticObj
  {
  private:
      static CSingletonStaticObj m_instance;
  protected:
      CSingletonStaticObj();
      CSingletonStaticObj(const CSingletonStaticObj&);
  public:
      virtual ~CSingletonStaticObj(); //must public
      static CSingletonStaticObj& GetInstance();
      void Test();
  };     对应的 SingleStaticObj.cpp 文件为:#include "SingletonStaticObj.h"
  #include string
  #include iostream 
  
  
  

   更多内容请看C/C++技术专题专题,或
  
  using namespace std;CSingletonStaticObj CSingletonStaticObj::m_instance;CSingletonStaticObj::CSingletonStaticObj()
  {
      cout "CSingletonStaticObj::CSingletonStaticObj()" endl;
  }CSingletonStaticObj::~CSingletonStaticObj()
  {
      cout "CSingletonStaticObj::~CSingletonStaticObj()" endl;
  }CSingletonStaticObj& CSingletonStaticObj::GetInstance()
  
   {
      return m_instance;
  }void CSingletonStaticObj::Test()
  {
      cout "CSingletonStaticObj::Test()" endl;
  }     调用方法:
  CSingletonStaticObj& singleton = CSingletonAutoPtr::GetInstance();
  singleton.Test();     从代码量来说,似乎使用 static member ref 更为简单。我更偏向于用这种方法。    但是,并不是所有情况下面都适合用 static member singleton。比如说,GetInstance 需要动态决定返回不同的 instance 的时候,就不能用。举例来说,FileSystem::GetInstance, 在 windows 下面运行可能需要返回 new WinFileSystem, Linux/Unix 下面运行可能需要返回 new LinuxFileSystem,这个时候还是需要用上面的 auto_ptr 包含 singleton 指针的方法。
  
  

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