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C++单例模式线程安全实现方法

P粉602998670

发布： 2025-09-17 11:30:05

原创

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局部静态变量方式是C++11后最推荐的线程安全单例实现，利用语言标准保证初始化的唯一性和同步，代码简洁且无需手动加锁。

c++单例模式线程安全实现方法

在多线程环境下实现C++单例模式时，必须确保实例的创建过程是线程安全的。C++11及以后的标准提供了语言级别的保证，使得某些写法天然具备线程安全性。

局部静态变量（推荐方式）

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。多个线程同时调用该函数时，只会初始化一次，且编译器会自动加锁保证同步。

这是最简洁、最安全的实现方式：

class Singleton {
public:
    static Singleton& getInstance() {
        static Singleton instance;  // 局部静态变量
        return instance;
    }
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

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private: Singleton() = default; ~Singleton() = default; };

优点：代码简洁，无需手动管理锁，由编译器保证初始化的唯一性和线程安全。

双检锁（Double-Checked Locking）

在C++11之前，常使用双检锁模式配合互斥量来实现线程安全单例。虽然现在不推荐，但在某些需要延迟初始化或兼容旧标准的场景中仍有使用。

实现示例：

#include <mutex>
<p>class Singleton {
public:
static Singleton* getInstance() {
if (instance == nullptr) {                    // 第一次检查
std::lock<em>guard<std::mutex> lock(mutex</em>);
if (instance == nullptr) {                // 第二次检查
instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

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private: Singleton() = default; ~Singleton() = default;

static Singleton* instance;
static std::mutex mutex_;

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};

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// 静态成员定义 Singleton* Singleton::instance = nullptr; std::mutex Singleton::mutex_;

注意：必须进行两次nullptr检查，否则失去“双检”意义；同时要防止指令重排，在C++11后使用原子操作或智能指针更安全。

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使用std::call_once和std::once_flag

如果想显式控制只执行一次的初始化逻辑，可以使用

std::call_once

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，它能确保某个函数在整个程序生命周期中仅被调用一次，且线程安全。

示例：

#include <mutex>
<p>class Singleton {
public:
static Singleton& getInstance() {
std::call<em>once(onceFlag</em>, &Singleton::initInstance);
return *instance_;
}</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

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private: Singleton() = default; ~Singleton() = default;

static void initInstance() {
    instance_ = new Singleton();
}

static Singleton* instance_;
static std::once_flag onceFlag_;

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};

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Singleton* Singleton::instance_ = nullptr; std::onceflag Singleton::onceFlag;

优点：精确控制初始化时机，适合复杂初始化流程；缺点是代码略繁琐。

基本上就这些常见且有效的线程安全单例实现方法。优先推荐使用局部静态变量方式，简洁高效又安全。

以上就是C++单例模式线程安全实现方法的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！

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