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单例,因C++11保证其初始化线程安全,无需加锁,简洁高效;也可用std::call_once控制初始化时机,适合复杂场景;双检锁模式虽存在但易出错,需谨慎;结合智能指针可自动管理资源。优先选择局部静态变量方式。

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++中实现线程安全的单例,关键在于避免多线程环境下重复创建实例。
使用局部静态变量(C++11 起线程安全)
C++11 标准规定:函数内的局部静态变量初始化是线程安全的。利用这一点,可以写出简洁且线程安全的单例。
代码示例:
class Singleton {public: static Singleton& getInstance() { static Singleton instance; // 局部静态变量,首次调用时构造 return instance; }Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
private:Singleton() = default; // 私有构造函数~Singleton() = default;};
这种方式无需手动加锁,编译器保证初始化过程的线程安全,推荐使用。
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使用 std::call_once 和 std::once_flag
如果需要更精细控制初始化时机,可使用 std::call_once 确保某段代码只执行一次。
#includeclass Singleton {public:static Singleton& getInstance() {std::call_once(initFlag, &Singleton::init);return *instance;}
private:Singleton() = default;static void init() {instance = new Singleton();}
static std::once_flag initFlag;static Singleton* instance;
};
std::once_flag Singleton::initFlag;Singleton* Singleton::instance = nullptr;
此方法明确表达“只初始化一次”的意图,适合复杂初始化逻辑。
双检锁模式(DCLP)需谨慎使用
早期常用双检锁避免每次加锁开销,但容易出错,尤其在旧C++标准下。
#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;}
private:Singleton() = default;static Singleton* instance;static std::mutex mutex_;};
在 C++11 及以后,配合内存序(如 std::atomic 和 memory_order)可安全实现,但代码复杂,不推荐新手使用。
RAII 自动释放资源(可选)
为避免手动管理内存,可用智能指针结合局部静态变量或 std::call_once。
例如,在 getInstance() 中返回 std::unique_ptr 的引用,或依赖程序退出时自动析构。
基本上就这些。优先使用局部静态变量写法,简洁、安全、高效。其他方式了解即可,特殊需求再考虑。
以上就是C++如何实现单例模式_C++设计模式之线程安全的单例写法的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!
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