C++单例类模板详解

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单例类

描述

指在整个系统生命期中,一个类最多只能有一个实例(instance)存在,使得该实例的唯一性(实例是指一个对象指针) , 比如:统计在线人数

在单例类里,又分为了懒汉式和饿汉式,它们的区别在于创建实例的时间不同:

懒汉式 : 指代码运行后,实例并不存在,只有当需要时,才去创建实例(适用于单线程)
饿汉式 : 指代码一运行,实例已经存在,当时需要时,直接去调用即可(适用于多线程)

用法

将构造函数的访问属性设置为private,
提供一个GetInstance()静态成员函数,只能供用户访问唯一一个实例.
定义一个静态成员指针,用来供用户获取
重载 (=)赋值操作符以及拷贝构造函数,并设为private, 避免对象间拷贝,复制.

初探单例类-懒汉式:

#include <iostream>
using namespace std; 

class CSingleton
{
private:
    static CSingleton* m_pInstance;

    CSingleton()     //构造函数为private
    {
    } 

    CSingleton& operator = (const CSingleton& t);
    CSingleton(const CSingleton &);
public:
    static CSingleton* getInstance()
    {
       if(m_pInstance==NULL)
           m_pInstance= new CSingleton(); 
      
        return m_pInstance;
    }

    void print()
    {
      cout<<this<<endl;   
    }
};

CSingleton* CSingleton::m_pInstance = NULL;

int main()
{
    CSingleton *p1=CSingleton::getInstance();
    CSingleton *p2=CSingleton::getInstance(); 
    CSingleton *p3=CSingleton::getInstance();

    p1->print();
    p2->print();
    p3->print();

　　　　return 0;
}

运行打印:

0x6e2d18
0x6e2d18
0x6e2d18

从打印结果可以看出,该指针对象指向的都是同一个地址,实现了一个类最多只能有一个实例(instance)存在.

注意:由于实例(instance),在系统生命期中,都是存在的,所以只要系统还在运行,就不需要delete

上面的懒汉式如果在多线程情况下 ,多个Csingleton指针对象同时调用getInstance()成员函数时,由于m_pInstance = NULL,就会创建多个实例出来.

所以,在多线程情况下,需要使用饿汉实现

代码如下:

class CSingleton
{
private:

    static CSingleton* m_pInstance;

    CSingleton()     //构造函数为private
    {
    }       

    CSingleton& operator = (const CSingleton& t);
    CSingleton(const CSingleton &); 

public:
    static CSingleton* getInstance()
    { 
        return m_pInstance;
    }
};

CSingleton* CSingleton::m_pInstance = new CSingleton;

单例类模板

我们现在讲解的仅仅是个框架,里面什么都没有,不能满足需求啊,所以还要写为单例类模板头文件,当需要单例类时,直接声明单例类模板头文件即可

写CSingleton.h

#ifndef _SINGLETON_H_
#define _SINGLETON_H_

template <typename T>
class CSingleton
{
private:
    static T* m_pInstance;

    CSingleton()     //构造函数为private
    {   
　　　　 }    
    
public:
    static T* getInstance()
    {  
        return m_pInstance;
    }
};

template <typename T>
T* CSingleton<T> :: m_pInstance = new T;

#endif

当我们需要这个单例类模板时,只需要在自己类里通过friend添加为友元即可,

接下来试验单例类模板

写main.cpp

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

using namespace std;

class Test
{
    friend class CSingleton<Test> ; //声明Test的友元为单例类模板
private:  
    string mstr;

    Test(): mstr("abc")
    {
    }

    Test& operator = (const Test& t);
    Test(const Test&);

public:  
    void Setmstr(string t)
　　　　{
     mstr=t;
　　　　}

    void print()
    {
    cout<<"mstr = "<<mstr<<endl;
    cout<<"this = "<<this<<endl;
    }
};

int main()
{
    Test *pt1 = CSingleton<Test>::getInstance();
    Test *pt2 = CSingleton<Test>::getInstance();  

    pt1->print();
    pt2->print();

    pt1->Setmstr("ABCDEFG");
    pt2->print();

    return 0;
}