局部静态变量方式是C++11后最推荐的线程安全单例实现,利用语言标准保证初始化的唯一性和同步,代码简洁且无需手动加锁。

在多线程环境下实现C++单例模式时,必须确保实例的创建过程是线程安全的。C++11及以后的标准提供了语言级别的保证,使得某些写法天然具备线程安全性。
局部静态变量(推荐方式)
C++11标准规定:函数内的局部静态变量的初始化是线程安全的。多个线程同时调用该函数时,只会初始化一次,且编译器会自动加锁保证同步。
这是最简洁、最安全的实现方式:
class Singleton {public: static Singleton& getInstance() { static Singleton instance; // 局部静态变量 return instance; }Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
private:Singleton() = default;~Singleton() = default;};
优点:代码简洁,无需手动管理锁,由编译器保证初始化的唯一性和线程安全。
双检锁(Double-Checked Locking)
在C++11之前,常使用双检锁模式配合互斥量来实现线程安全单例。虽然现在不推荐,但在某些需要延迟初始化或兼容旧标准的场景中仍有使用。
实现示例:
#includeclass Singleton {public:static Singleton* getInstance() {if (instance == nullptr) { // 第一次检查std::lockguard lock(mutex);if (instance == nullptr) { // 第二次检查instance = new Singleton();}}return instance;}
Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
private:Singleton() = default;~Singleton() = default;
static Singleton* instance;static std::mutex mutex_;
};
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// 静态成员定义Singleton* Singleton::instance = nullptr;std::mutex Singleton::mutex_;
注意:必须进行两次nullptr检查,否则失去“双检”意义;同时要防止指令重排,在C++11后使用原子操作或智能指针更安全。
使用std::call_once和std::once_flag
如果想显式控制只执行一次的初始化逻辑,可以使用
std::call_once
,它能确保某个函数在整个程序生命周期中仅被调用一次,且线程安全。
示例:
#includeclass Singleton {public:static Singleton& getInstance() {std::callonce(onceFlag, &Singleton::initInstance);return *instance_;}
Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
private:Singleton() = default;~Singleton() = default;
static void initInstance() { instance_ = new Singleton();}static Singleton* instance_;static std::once_flag onceFlag_;
};
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Singleton* Singleton::instance_ = nullptr;std::onceflag Singleton::onceFlag;
优点:精确控制初始化时机,适合复杂初始化流程;缺点是代码略繁琐。
基本上就这些常见且有效的线程安全单例实现方法。优先推荐使用局部静态变量方式,简洁高效又安全。
以上就是C++单例模式线程安全实现方法的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!
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