c++怎么实现一个单例模式_c++单例模式实现方法

单例模式确保类唯一实例并提供全局访问点。C++中推荐使用局部静态变量实现,线程安全且简洁;饿汉模式在程序启动时创建,线程安全但可能浪费资源;双重检查锁定配合原子操作支持延迟加载但需手动管理内存;结合unique_ptr和call_once可实现自动释放,适合需延迟初始化场景。日常开发首选局部静态变量方式。

c++怎么实现一个单例模式_c++单例模式实现方法

单例模式是一种常用的设计模式,确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。在C++中实现单例模式有多种方式,下面介绍几种常见且线程安全的实现方法。

1. 懒汉模式(局部静态变量)

推荐方式:利用C++11之后局部静态变量的初始化是线程安全的特性。

这是最简洁、安全且高效的实现方式。

class Singleton {public:    static Singleton& getInstance() {        static Singleton instance;  // 局部静态变量,自动管理生命周期        return instance;    }
// 删除拷贝构造和赋值操作Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

private:Singleton() = default; // 构造函数私有~Singleton() = default;};

优点:线程安全、自动析构、代码简洁。
注意:适用于大多数场景,尤其适合不需要手动控制销毁顺序的情况。

2. 饿汉模式(程序启动时创建)

在程序启动时就创建实例,避免多线程竞争问题。

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class Singleton {public:    static Singleton& getInstance() {        return instance;    }
Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

private:Singleton() = default;~Singleton() = default;

static Singleton instance;  // 全局静态实例,在main前构造

};

// 定义静态成员Singleton Singleton::instance;

优点:线程安全,无需加锁。
缺点:可能提前创建,浪费资源;析构顺序不可控。

3. 双重检查锁定(DCLP)+ std::atomic(动态懒加载

适用于需要延迟加载并手动控制内存的场景,配合原子指针使用。

#include #include 

class Singleton {public:static Singleton getInstance() {Singleton tmp = instance.load();if (!tmp) {std::lockguard lock(mutex);tmp = instance.load();if (!tmp) {tmp = new Singleton();instance.store(tmp);}}return tmp;}

Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

private:Singleton() = default;~Singleton() = default;

static std::atomic instance;static std::mutex mutex_;

};

// 静态成员定义std::atomic Singleton::instance{nullptr};std::mutex Singleton::mutex_;

说明:虽然可行,但需手动管理内存(可结合智能指针优化)。C++11后一般不推荐这种方式,除非有特殊需求。

4. 使用智能指针管理懒加载实例

结合unique_ptr实现自动释放,更安全。

#include #include 

class Singleton {public:static Singleton& getInstance() {std::call_once(initInstanceFlag, &Singleton::initSingleton);return *instance;}

Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

private:Singleton() = default;~Singleton() = default;

static void initSingleton() {    instance.reset(new Singleton);}static std::unique_ptr instance;static std::once_flag initInstanceFlag;

};

std::unique_ptr Singleton::instance;std::once_flag Singleton::initInstanceFlag;

优点:线程安全,延迟加载,自动内存管理。
适用:需要延迟初始化又不想手动delete的场景。

基本上就这些常见的C++单例实现方式。日常开发中,推荐第一种(局部静态变量),简单、安全、高效。只有在有特殊需求时才考虑其他方式。

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