C++的单例模式是一种常见的设计模式,它保证一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。在C++中,单例模式通常有两种实现方法:饿汉模式和懒汉模式。
在程序启动时就创建单例对象,因此也被称为“饱汉模式”。这种实现方法的优点是线程安全,因为在程序启动时就已经创建了单例对象,所以不需要考虑多线程同步的问题。但是缺点是可能会浪费资源,因为即使程序中并没有使用单例对象,它也已经被创建了。
class Singleton {
private:
Singleton() {}
static Singleton* instance;
public:
static Singleton* getInstance() {
return instance;
}
};
Singleton* Singleton::instance = new Singleton();
只有当需要使用单例对象时才进行创建,因此也被称为“懒汉模式”。这种实现方法的优点是节省了资源,因为只有在需要使用单例对象时才进行创建。但是需要考虑线程安全问题,否则可能会导致多个线程同时创建单例对象。
class Singleton {
private:
Singleton() {}
static Singleton* instance;
public:
static Singleton* getInstance() {
if (instance == nullptr) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
};
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
线程安全问题可以通过加锁实现,例如使用std::mutex
:
class Singleton {
private:
Singleton() {}
static Singleton* instance;
static std::mutex mtx;
public:
static Singleton* getInstance() {
if (instance == nullptr) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
if (instance == nullptr) {
instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}
};
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mtx;
这样写会有问题,因为getInstance()
函数返回的是一个指针类型,而不是一个引用类型。如果你这样写:
Singleton& temp = Singleton::getInstance();
会出现以下两种情况:
getInstance()
返回的是一个指针类型,编译器会报错,因为不能将指针类型转换成引用类型。getInstance()
返回的是一个引用类型,编译器不会报错,但是会出现未定义的行为。因为返回的是一个临时对象的引用,这个临时对象在函数结束时会被销毁,而你得到的引用将指向一个已经被销毁的对象,这样就会导致程序崩溃或者产生其他意想不到的结果。正确的写法应该是这样的:
Singleton* ptr = Singleton::getInstance();
Singleton& temp = *ptr;
或者直接使用指针:
Singleton* ptr = Singleton::getInstance();