还得是GPT-4o真强呀：单例模式在libsrt中的运用

手撕代码八百里

发布于 2024-05-24 13:14:44

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比较好奇libsrt库的socket通讯如何实现的，就随意翻了翻socket通讯部分的代码，发现了一些技巧，特此记录。

libsrt库主要由C++开发的，看：

个别的是.c文件。

libsrt库的examples中的test-c-client.c和test-c-server.c共同组成了一个简单的srt客户端和server端：

只要是写过socket的，这些再简单不过了。

追踪：

继续追：

发现通讯部分都是调用的uglobal().xxxx();

没看uglobal()函数之前，疯狂的猜测： 1、难道是x实现的？ 2、难道是xx实现的? 3、难道是xxx实现的?

看了代码才知道，原来用到了单例模式：

言归正传：

如果是Java的话，最常见单例模式的如下所写：

public class SingleTon {
	private static final SingleTon instance = new SingleTon();
	private SingleTon() {
	}
	public static SingleTon getInstance(){
		return instance;
	}
}

libsrt中C++的单例这样写的：

CUDTUnited& srt::CUDT::uglobal()
{
    static CUDTUnited instance;
    return instance;
}

这段代码就是实现了一个超级简单的单例，还运用了一个C++的特性：函数内的静态局部变量。

这段代码主要是把这个特性给整明白就可以了，我还有GPT-4o都觉得有如下好处：

1、延迟初始化：局部静态变量只在函数首次被调用时初始化。这意味着如果从未调用该函数，实例也不会被创建。这在某些情况下可以节省资源和时间，因为不需要在程序开始时就创建单例实例。
2、线程安全：从C++11开始，C++标准保证局部静态变量的初始化是线程安全的。也就是说，即使在多线程环境下，也只有一个线程能够初始化该变量，其他线程将等待初始化完成。这确保了单例模式在多线程环境中的安全性。
3、控制实例化时机：因为实例是在函数第一次调用时创建的，所以程序员可以更精确地控制实例化的时机。这对一些需要依赖其他组件初始化的单例实例尤其重要。
4、简化代码和封装：将静态变量声明在函数内部，可以将实例的创建和访问逻辑封装在一个地方，简化代码结构，使代码更加模块化和易于维护。

GPT-4o

请GPT-4o老师生成一个示例，展示为什么将静态变量写在函数内部更有优势：

#include <iostream>
#include <mutex>

// Singleton class example
class CUDTUnited {
public:
    // Public method to access the singleton instance
    static CUDTUnited& getInstance() {
        static CUDTUnited instance; // Local static instance
        return instance;
    }

    void connect(int u, const char* name, int namelen, bool forced_isn) {
        std::cout << "Connecting: " << name << std::endl;
    }

private:
    // Private constructor to prevent instantiation
    CUDTUnited() { std::cout << "CUDTUnited instance created." << std::endl; }

    // Delete copy constructor and assignment operator
    CUDTUnited(const CUDTUnited&) = delete;
    CUDTUnited& operator=(const CUDTUnited&) = delete;
};

// Usage example
void exampleUsage() {
    CUDTUnited& instance = CUDTUnited::getInstance();
    instance.connect(1, "example", 7, true);
}

int main() {
    exampleUsage();
    exampleUsage(); // The instance will not be created again
    return 0;
}

在上述代码中：

首次调用 getInstance 时，会输出 “CUDTUnited instance created.” 和 “Connecting: example”。再次调用 exampleUsage 时，只会输出 “Connecting: example”，因为实例只会被创建一次。

对比："函数外部静态变量"如果将静态变量写在函数外部，无法享受上述所有的好处，例如：

#include <iostream>

// Singleton instance declared outside of the function
static CUDTUnited instance; // Will be created at program startup

class CUDTUnited {
public:
    static CUDTUnited& getInstance() {
        return instance;
    }

    void connect(int u, const char* name, int namelen, bool forced_isn) {
        std::cout << "Connecting: " << name << std::endl;
    }

private:
    CUDTUnited() { std::cout << "CUDTUnited instance created." << std::endl; }
    CUDTUnited(const CUDTUnited&) = delete;
    CUDTUnited& operator=(const CUDTUnited&) = delete;
};

void exampleUsage() {
    CUDTUnited& instance = CUDTUnited::getInstance();
    instance.connect(1, "example", 7, true);
}

int main() {
    exampleUsage();
    exampleUsage(); // The instance will not be created again
    return 0;
}

在这种情况下：