局部静态变量法最推荐,C++11保证线程安全,代码简洁且延迟初始化;2. std::call_once配合智能指针适用于复杂初始化场景;3. 双重检查锁定需谨慎使用,易出错,建议优先选前两种方式。

在多线程环境下,单例模式的实现必须保证线程安全,避免多个线程同时创建实例导致程序出现多个对象。C++中实现线程安全的单例模式有多种方式,核心目标是确保全局唯一实例且延迟初始化的同时不引发竞态条件。
使用局部静态变量(C++11 及以后)
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,由编译器自动加锁保证。这是最简洁、推荐的方式。
class Singleton {public: static Singleton& getInstance() { static Singleton instance; // 局部静态变量,线程安全 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,延迟加载,编译器保障线程安全。适用于绝大多数场景。
使用 std::call_once 和 std::once_flag
如果需要更精细地控制初始化时机,可以使用 std::call_once 配合 std::once_flag,确保某段代码只执行一次。
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#includeclass Singleton {public:static Singleton& getInstance() {std::call_once(onceFlag, []() { instance.reset(new Singleton); });return *instance;}
Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
private:Singleton() = default;~Singleton() = default;
static std::unique_ptr instance;static std::once_flag onceFlag;
};
std::unique_ptr Singleton::instance = nullptr;std::once_flag Singleton::onceFlag;
这种方式支持动态创建(如用智能指针),也能保证线程安全,适合需要异常安全或复杂初始化逻辑的场景。
双重检查锁定(Double-Checked Locking)
传统做法是在获取实例时加锁,但会影响性能。双重检查锁定试图减少锁的开销:
#includeclass Singleton {public:static Singleton* getInstance() {if (instance == nullptr) {std::lockguard lock(mutex);if (instance == nullptr) {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_;
};
Singleton* Singleton::instance = nullptr;std::mutex Singleton::mutex_;
注意:手动管理内存容易出错,建议配合智能指针使用。而且在 C++ 中,由于内存模型问题,需确保指针赋值的原子性,否则仍有风险。现代 C++ 更推荐前两种方法。
基本上就这些。优先使用局部静态变量方式,简单高效又安全。其他方式可根据项目需求选择。不复杂但容易忽略细节。
以上就是C++如何实现线程安全的单例模式_C++ 线程安全单例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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