单例模式通过私有构造函数、静态实例和公有获取方法确保类唯一实例。基础版本非线程安全,多线程下可能重复创建。使用双检锁加互斥量可实现线程安全,仅首次加锁提升性能,需两次判空防止竞态。C++11起推荐局部静态变量法,编译器保证初始化线程安全,代码简洁无需手动管理锁与内存。该方法自动处理析构,禁用拷贝赋值避免复制。若需延迟初始化可用双检锁配合指针,否则优先局部静态变量。注意构造函数中避免调用其他单例防循环依赖,旧环境需验证C++11支持。现代C++首选局部静态变量实现单例。

单例模式确保一个类只有一个实例,并提供全局访问点。在C++中,尤其是在多线程环境下,实现线程安全的单例模式需要特别注意构造时机和并发控制。
基本单例模式结构
单例的核心是私有构造函数、静态实例指针和公有的获取实例方法。
一个最基础的版本如下:
// 非线程安全的基础单例class Singleton {private: static Singleton* instance; Singleton() {} // 私有构造函数
public:static Singleton* getInstance() {if (instance == nullptr) {instance = new Singleton();}return instance;}};
// 静态成员定义Singleton* Singleton::instance = nullptr;
这个版本在单线程下可用,但在多线程环境中,多个线程可能同时进入 if 判断,导致多次创建实例。
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加锁实现线程安全(双检锁)
使用互斥锁配合双重检查锁定(Double-Checked Locking)可以避免每次调用都加锁,提高性能。
#include
class Singleton {private:static Singleton* instance;static std::mutex mtx;Singleton() {}
public:static Singleton* getInstance() {if (instance == nullptr) { // 第一次检查std::lock_guard lock(mtx);if (instance == nullptr) { // 第二次检查instance = new Singleton();}}return instance;}};
// 静态成员定义Singleton* Singleton::instance = nullptr;std::mutex Singleton::mtx;
这种写法减少了锁的竞争,只有在第一次创建时才加锁。注意必须进行两次判空,否则仍可能重复创建。
C++11后的局部静态变量法(推荐)
C++11标准保证了局部静态变量的初始化是线程安全的,且只执行一次。这是目前最简洁、安全且高效的写法。
class Singleton {private: Singleton() {}
public:static Singleton& getInstance() {static Singleton instance; // 局部静态变量return instance;}
// 禁用拷贝和赋值Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
};
这种方式由编译器自动处理线程安全和析构,无需手动管理锁或指针。适用于大多数现代C++项目。
注意事项与建议
如果需要延迟初始化,双检锁+指针方式更合适;否则优先使用局部静态变量。手动管理内存时,需考虑析构问题,可配合 std::unique_ptr 自动释放。避免在构造函数中调用其他可能触发单例的函数,防止循环依赖。某些嵌入式或旧编译器环境可能不完全支持C++11的静态初始化规则,需验证。
基本上就这些。现代C++推荐使用局部静态变量实现单例,代码简洁又安全。
以上就是C++如何实现单例模式_C++线程安全的单例模式写法的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!
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