一、static 与单例模式
单例模式也就是简单的一种设计模式,它需要:
保证一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点
禁止拷贝
#include <iostream>
using namespace std;
class Singleton
{
public:
static Singleton *GetInstance()
{
if (instance_ == NULL)
{
instance_ = new Singleton;
}
return instance_;
}
~Singleton()
{
cout << "~Singleton ..." << endl;
}
private:
Singleton(const Singleton &other);
Singleton &operator=(const Singleton &other);
Singleton()
{
cout << "Singleton ..." << endl;
}
static Singleton *instance_;
};
Singleton *Singleton::instance_;
int main(void)
{
//Singleton s1;
//Singleton s2;
Singleton *s1 = Singleton::GetInstance();
Singleton *s2 = Singleton::GetInstance();
//Singleton s3(*s1); // 调用拷贝构造函数
return 0;
}
上述程序虽然调用了两个GetInstance函数,但只调用一次构造函数,即创建一个对象。将赋值运算符和拷贝构造函数声明为私有,禁止拷贝。但程序存在一个问题就是对象生存期到时不会被析构。
为了解决对象不会被析构的问题,可以使用一个静态的嵌套类对象来解决:
#include <iostream>
using namespace std;
class Singleton
{
public:
static Singleton *GetInstance()
{
if (instance_ == NULL)
{
instance_ = new Singleton;
}
return instance_;
}
~Singleton()
{
cout << "~Singleton ..." << endl;
}
//static void Free()
//{
// if (instance_ != NULL)
// {
// delete instance_;
// }
//}
class Garbo
{
public:
~Garbo()
{
if (Singleton::instance_ != NULL)
{
delete instance_;
}
}
};
private:
Singleton(const Singleton &other);
Singleton &operator=(const Singleton &other);
Singleton()
{
cout << "Singleton ..." << endl;
}
static Singleton *instance_;
static Garbo garbo_; // 利用对象的确定性析构
};
Singleton::Garbo Singleton::garbo_;
Singleton *Singleton::instance_;
int main(void)
{
//Singleton s1;
//Singleton s2;
Singleton *s1 = Singleton::GetInstance();
Singleton *s2 = Singleton::GetInstance();
//Singleton s3(*s1); // 调用拷贝构造函数
return 0;
}
利用静态嵌套对象的确定性析构会调用Garbo类的析构函数,在析构函数内delete 单例类的指针。
上面办法比较繁琐,也可以返回局部静态对象的引用来解决:
#include <iostream>
using namespace std;
class Singleton
{
public:
static Singleton &GetInstance()
{
static Singleton instance; // 局部静态对象
return instance;
}
~Singleton()
{
cout << "~Singleton ..." << endl;
}
private:
Singleton(const Singleton &other);
Singleton &operator=(const Singleton &other);
Singleton()
{
cout << "Singleton ..." << endl;
}
};
int main(void)
{
Singleton &s1 = Singleton::GetInstance();
Singleton &s2 = Singleton::GetInstance();
return 0;
}
局部静态对象只会初始化一次,所以调用多次GetInstance函数得到的是同一个对象。由于函数内使用了静态对象,故不是线程安全的。实际上也可以使用auto_ptr 智能指针 来解决,程序如下,更详细的对auto_ptr 的讨论参见这里。
#include <iostream>
#include<memory>
using namespace std;
class Singleton
{
public:
static Singleton *GetInstance()
{
if (instance_.get() == NULL)
{
instance_ = auto_ptr<Singleton>(new Singleton);
}
return instance_.get();
}
~Singleton()
{
cout << "~Singleton ..." << endl;
}
private:
Singleton(const Singleton &other);
Singleton &operator=(const Singleton &other);
Singleton()
{
cout << "Singleton ..." << endl;
}
static auto_ptr<Singleton> instance_;
};
auto_ptr<Singleton> Singleton::instance_;
int main(void)
{
//Singleton s1;
//Singleton s2;
Singleton *s1 = Singleton::GetInstance();
Singleton *s2 = Singleton::GetInstance();
//Singleton s3(*s1); // 调用拷贝构造函数
return 0;
}
实际上,上述所有的单例模式例子都不是线程安全的,设想如果两个线程同时运行到语句if (instance == null),而此时该实例的确没有创建,那么两个线程都会创建一个实例。如果不希望加锁实现线程安全,可以使用饿汉模式(即在main函数之前先生成一个实例):
或者通过加锁方式实现,请参考这里。
二、const成员函数、const 对象、mutable修饰符
(一)、const 成员函数
const成员函数不会修改对象的状态
const成员函数只能访问数据成员的值,而不能修改它
(二)、const 对象
如果把一个对象指定为const,就是告诉编译器不要修改它
const对象的定义:
const 类名 对象名(参数表);
const对象不能调用非const成员函数
用mutable修饰的数据成员即使在const对象或在const成员函数中都可以被修改。
#include <iostream>
using namespace std;
class Test
{
public:
Test(int x) : x_(x), outputTimes_(0)
{
}
int GetX() const
{
cout << "const GetX ..." << endl;
//x_ = 100;
return x_;
}
int GetX()
{
cout << "GetX ..." << endl;
return x_;
}
void Output() const
{
cout << "x=" << x_ << endl;
outputTimes_++;
}
int GetOutputTimes() const
{
return outputTimes_;
}
private:
int x_;
mutable int outputTimes_;
};
int main(void)
{
const Test t(10);
t.GetX();
Test t2(20);
t2.GetX();
t.Output();
t.Output();
cout << t.GetOutputTimes() << endl;
return 0;
}
三、const 用法总结
可以对const 的用法做个小总结:
参考:
C++ primer 第四版
Effective C++ 3rd
C++编程规范