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C++如何实现单例模式_C++ 单例模式实现方法

穿越時空

穿越時空

发布时间:2025-09-29 21:32:02

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来源于php中文网

原创

答案:推荐使用局部静态变量实现单例模式,因其线程安全、自动析构且写法简洁;若需动态分配可结合智能指针与双重检查锁定。

c++如何实现单例模式_c++ 单例模式实现方法

单例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,实现单例模式需要控制构造函数的访问、禁止拷贝,并保证线程安全和资源释放。以下是几种常见的实现方式。

1. 懒汉模式(基础版)

懒汉模式在第一次调用时才创建实例。

class Singleton {
private:
    static Singleton* instance;
    Singleton() {}
    Singleton(const Singleton&) = delete;
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

public:
    static Singleton* getInstance() {
        if (instance == nullptr) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
};
Singleton* Singleton::instance = nullptr;

这种方式不是线程安全的,在多线程环境下可能创建多个实例。

2. 懒汉模式(线程安全版)

使用互斥锁保证多线程下的安全性。

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

#include

class Singleton {
private:
    static Singleton* instance;
    static std::mutex mtx;
    Singleton() {}
    Singleton(const Singleton&) = delete;
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

public:
    static Singleton* getInstance() {
        std::lock_guard<:mutex> lock(mtx);
        if (instance == nullptr) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
};
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mtx;

虽然线程安全,但每次调用都要加锁,影响性能。

3. 双重检查锁定(推荐用于动态分配)

减少锁的竞争,只在必要时加锁。

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下载
static Singleton* getInstance() {
    if (instance == nullptr) {
        std::lock_guard<:mutex> lock(mtx);
        if (instance == nullptr) {
            instance = new Singleton();
        }
    }
    return instance;
}

注意:在C++11以后,只要使用原子操作或正确同步,双重检查是可行的。上面代码依赖编译器对静态变量初始化的内存模型支持,实际更推荐使用局部静态变量方式。

4. 饿汉模式(程序启动时创建)

利用静态变量在程序启动时初始化,天然线程安全。

class Singleton {
private:
    Singleton() {}
    Singleton(const Singleton&) = delete;
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

public:
    static Singleton& getInstance() {
        static Singleton instance; // 局部静态变量,C++11起线程安全
        return instance;
    }
};

这是最简洁且线程安全的实现方式,适用于大多数场景。局部静态变量在首次调用时初始化,由编译器保证线程安全,且程序结束时自动析构。

总结: 推荐使用第4种方法(局部静态变量),写法简单、线程安全、自动管理内存。如果必须动态分配并手动控制生命周期,可结合智能指针与双重检查锁定。

基本上就这些。

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