C++之单例模式

1、C++单例模式的概念及作用

单例模式也称为单件模式、单子模式，可能是使用最广泛的设计模式。其意图是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。

2、单例模式的实现原理

（1）私有静态指针变量实现：使用类的私有静态指针变量指向类的唯一实例，并用一个公有的静态方法获取该实例。

（2）静态局部变量实现：在公有静方法中定义指向该类的一个静态局部变量，并返回该静态局部变量。

3、单例模式的实现代码

（1）

//私有静态指针变量实现

class Singleton
{
private:
    Singleton()   //构造函数是私有的
    {
    }
    static Singleton *pInstance;
public:
    static Singleton * GetInstance()
    {
        if(pInstance == NULL)  //判断是否第一次调用
            pInstance = new Singleton();
        return pInstance;
    }
};

（2）

//静态局部变量

class Singleton
{
private:
    Singleton()   //构造函数是私有的
    {
    }
public:
    static Singleton & GetInstance()
    {
        static Singleton instance;   //局部静态变量
        return instance;
    }
};

4、扩展

a)      把构造函数设为私有，禁用赋值和复制。带来的问题：main中无法随意生成对象

b)     提供一个static函数绕过构造函数为private的限制。问题：对象不唯一。

c)      设置一个static指针，每次先判断是否为NULL。此时实现了一个简单的单例模式。但是此时在多线程环境下不唯一。

d)     引入互斥锁，实现对getInstance内临界区的互斥访问。此时每次调用都需要上锁，导致效率下降。

e)      采用double check模式，使得不必每次调用都需要加锁，提高了效率。

5、DCLP（double-check-locking-pattern）

class Singleton
{
public:
    static Singleton *getInstance()
    {
        if(pInstance_ == NULL)
        {
            mutex_.lock();
            if(pInstance_ == NULL) //线程的切换
                pInstance_ = new Singleton;
            mutex_.unlock();
        }

        return pInstance_;
    }
private:
    Singleton() { }

    static Singleton *pInstance_;
    static MutexLock mutex_;
};