c++怎么实现一个单例模式_c++单例模式实现方法-C++-PHP中文网

c++怎么实现一个单例模式_c++单例模式实现方法

穿越時空

发布： 2025-09-30 20:52:01

原创

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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，线程安全且简洁；饿汉模式在程序启动时创建，线程安全但可能浪费资源；双重检查锁定配合原子操作支持延迟加载但需手动管理内存；结合unique_ptr和call_once可实现自动释放，适合需延迟初始化场景。日常开发首选局部静态变量方式。

c++怎么实现一个单例模式_c++单例模式实现方法

单例模式是一种常用的设计模式，确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。在C++中实现单例模式有多种方式，下面介绍几种常见且线程安全的实现方法。

1. 懒汉模式（局部静态变量）

推荐方式：利用C++11之后局部静态变量的初始化是线程安全的特性。

这是最简洁、安全且高效的实现方式。

class Singleton {
public:
    static Singleton& getInstance() {
        static Singleton instance;  // 局部静态变量，自动管理生命周期
        return instance;
    }
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>// 删除拷贝构造和赋值操作
Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

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private: Singleton() = default; // 构造函数私有 ~Singleton() = default; };

优点：线程安全、自动析构、代码简洁。
注意：适用于大多数场景，尤其适合不需要手动控制销毁顺序的情况。

2. 饿汉模式（程序启动时创建）

在程序启动时就创建实例，避免多线程竞争问题。

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class Singleton {
public:
    static Singleton& getInstance() {
        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;

<pre class="brush:php;toolbar:false;">static Singleton instance;  // 全局静态实例，在main前构造

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};

// 定义静态成员 Singleton Singleton::instance;

优点：线程安全，无需加锁。
缺点：可能提前创建，浪费资源；析构顺序不可控。

3. 双重检查锁定（DCLP）+ std::atomic（动态懒加载）

适用于需要延迟加载并手动控制内存的场景，配合原子指针使用。

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#include <mutex>
#include <atomic>
<p>class Singleton {
public:
static Singleton<em> getInstance() {
Singleton</em> tmp = instance.load();
if (!tmp) {
std::lock<em>guard<std::mutex> lock(mutex</em>);
tmp = instance.load();
if (!tmp) {
tmp = new Singleton();
instance.store(tmp);
}
}
return tmp;
}</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;

<pre class="brush:php;toolbar:false;">static std::atomic<Singleton*> instance;
static std::mutex mutex_;

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};

// 静态成员定义 std::atomic<Singleton*> Singleton::instance{nullptr}; std::mutex Singleton::mutex_;

说明：虽然可行，但需手动管理内存（可结合智能指针优化）。C++11后一般不推荐这种方式，除非有特殊需求。

4. 使用智能指针管理懒加载实例

结合unique_ptr实现自动释放，更安全。

#include <memory>
#include <mutex>
<p>class Singleton {
public:
static Singleton& getInstance() {
std::call_once(initInstanceFlag, &Singleton::initSingleton);
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;

<pre class="brush:php;toolbar:false;">static void initSingleton() {
    instance.reset(new Singleton);
}

static std::unique_ptr<Singleton> instance;
static std::once_flag initInstanceFlag;

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};

std::unique_ptr<Singleton> Singleton::instance; std::once_flag Singleton::initInstanceFlag;

优点：线程安全，延迟加载，自动内存管理。
适用：需要延迟初始化又不想手动delete的场景。

基本上就这些常见的C++单例实现方式。日常开发中，推荐第一种（局部静态变量），简单、安全、高效。只有在有特殊需求时才考虑其他方式。

以上就是c++++怎么实现一个单例模式_c++单例模式实现方法的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！