C++单例模式推荐使用C++11局部静态变量实现,线程安全且懒加载;需传参或控制销毁时机时用指针+双重检查锁;模板化CRTP基类可复用,但不支持参数构造;避免老式懒汉、饿汉及宏实现。

单例模式在 C++ 中的核心目标是:确保一个类只有一个实例,并提供全局访问点。关键难点在于线程安全、懒加载、析构时机和模板复用。下面从实用角度讲清几种主流实现方式及其适用场景。
最简线程安全的懒汉式(C++11 及以后)
C++11 标准保证了 局部静态变量的初始化是线程安全的,这是最推荐的现代写法,无需手动加锁,也天然支持懒加载:
class Singleton {public: static Singleton& getInstance() { static Singleton instance; // 仅首次调用时构造,且线程安全 return instance; }Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
private:Singleton() = default; // 构造函数私有~Singleton() = default; // 析构函数私有(可选,若需控制销毁时机则留 public)};
✅ 优点:简洁、安全、高效、自动管理生命周期
⚠️ 注意:析构发生在 main() 返回后、全局对象销毁阶段;若其他静态对象依赖该单例,可能引发“静态析构顺序问题”。
带显式初始化控制的单例(适用于需延迟构造参数或避免静态析构风险)
当单例构造需要运行时参数,或你希望完全掌控创建/销毁时机(比如游戏引擎中模块按需启停),可用指针 + 懒加载 + 手动管理:
class ConfigManager {public: static ConfigManager& getInstance() { if (!instance) { std::lock_guard lock(mutex_); if (!instance) { instance = new ConfigManager("config.json"); } } return *instance; }static void destroy() { std::lock_guard lock(mutex_); delete instance; instance = nullptr;}
private:ConfigManager(const std::string& cfgPath) { / 加载配置 / }~ConfigManager() = default;
static ConfigManager* instance;static std::mutex mutex_;
};
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ConfigManager* ConfigManager::instance = nullptr;std::mutex ConfigManager::mutex_;
✅ 优点:可传参、可主动销毁、规避静态析构顺序问题
⚠️ 注意:必须确保 destroy() 在所有使用方之后调用;多线程下双重检查锁(Double-Checked Locking)需配合 std::atomic 或确保编译器不重排(C++11 起该写法已安全)。
模板化通用单例基类(减少重复代码)
为多个类快速添加单例能力,可设计 CRTP(Curiously Recurring Template Pattern)风格基类:
templateclass SingletonBase {protected: SingletonBase() = default; ~SingletonBase() = default;public:SingletonBase(const SingletonBase&) = delete;SingletonBase& operator=(const SingletonBase&) = delete;
static T& getInstance() { static T instance; return instance;}
};
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// 使用方式:class Logger : public SingletonBase {friend class SingletonBase;Logger() = default;public:void log(const std::string& msg) { / ... / }};
✅ 优点:一行继承即获得单例能力,类型安全,无宏污染
⚠️ 注意:子类构造/析构函数需设为 protected,并通过 friend 放行基类访问;不适用于需要参数构造的场景(可扩展为带参数的变体)。
不推荐但需了解的写法
老式懒汉式(全局锁 + 静态指针):C++03 常见,但易出竞态、易忘 delete、易内存泄漏;C++11 后已无必要。饿汉式(全局静态对象):启动即构造,线程安全但不懒加载,且无法控制构造顺序,还可能触发“静态初始化顺序 fiasco”。宏实现单例:破坏封装、调试困难、模板不友好,现代 C++ 应避免。
单例不是银弹——滥用会导致隐式依赖、难以测试、妨碍模块解耦。真正需要全局唯一状态时再用,优先考虑依赖注入或作用域明确的局部对象。
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