单例模式确保类唯一实例并提供全局访问点，C++中常用局部静态变量实现，兼具线程安全、延迟加载与简洁性，为现代C++首选方案。
单例模式是一种创建型设计模式，确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。在C++中实现单例模式需要考虑构造函数私有化、静态实例管理以及线程安全等问题。下面介绍几种常见的实现方式，从基础到高级逐步展开。
1. 懒汉式（Lazy Initialization）
懒汉式在第一次使用时才创建实例，节省资源，但需注意多线程环境下的安全性。
// 基础懒汉式（非线程安全）
class Singleton {
private:
static Singleton* instance;
Singleton() {}
public:
static Singleton* getInstance() {
if (instance == nullptr) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
};
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
这种方式在单线程环境下可用，但在多线程中可能产生多个实例。
2. 线程安全的懒汉式（加锁）
通过互斥锁保证多线程下只创建一次实例。
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// 使用 mutex 实现线程安全
#include
class Singleton {
private:
static Singleton* instance;
static std::mutex mtx;
Singleton() {}
public:
static Singleton* getInstance() {
std::lock_guard lock(mtx);
if (instance == nullptr) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
};
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mtx;
虽然线程安全，但每次调用都加锁影响性能。
3. 双重检查锁定（Double-Checked Locking）
减少锁的开销，仅在初始化时加锁。
注意：C++11 起，使用 memory_order 和原子操作可保证正确性。
// C++11 及以后推荐写法
#include
#include
class Singleton {
private:
static std::atomic instance;
static std::mutex mtx;
Singleton() {}
public:
static Singleton* getInstance() {
Singleton* tmp = instance.load(std::memory_order_relaxed);
if (tmp == nullptr) {
std::lock_guard lock(mtx);
tmp = instance.load(std::memory_order_relaxed);
if (tmp == nullptr) {
tmp = new Singleton();
instance.store(tmp, std::memory_order_release);
}
}
return tmp;
}
};
std::atomic Singleton::instance{nullptr};
std::mutex Singleton::mtx;
这种方式兼顾性能与线程安全，适用于高并发场景。
4. 饿汉式（Eager Initialization）
在程序启动时就创建实例，天然线程安全。
// 饿汉式：利用静态变量在 main 前初始化
class Singleton {
private:
static Singleton instance;
Singleton() {}
public:
static Singleton& getInstance() {
return instance;
}
};
Singleton Singleton::instance;
优点是简单且线程安全，缺点是不管是否使用都会创建对象，可能存在资源浪费。
5. 局部静态变量（C++11 推荐）
C++11 标准规定局部静态变量的初始化是线程安全的，这是最简洁高效的实现。
// 推荐写法：Meyers’ Singleton
class Singleton {
private:
Singleton() {}
~Singleton() {}
public:
Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
static Singleton& getInstance() {
static Singleton instance;
return instance;
}
};
这个版本代码简洁，自动线程安全，延迟初始化，析构无需手动管理，是现代C++中最推荐的方式。
基本上就这些。选择哪种方式取决于你的需求：是否要求延迟加载、是否多线程、是否追求极致简洁。对于大多数情况，使用局部静态变量的单例是最优解。
以上就是C++ 如何实现一个单例模式_C++ 单例设计模式实现详解的详细内容，更多请关注创想鸟其它相关文章！
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