c++怎么实现单例模式_C++设计模式之单例模式实现详解

单例模式确保类唯一实例并提供全局访问点。C++中常见实现有：懒汉式加锁保证线程安全但性能较差；饿汉式程序启动即创建，线程安全但可能浪费资源；局部静态变量法利用C++11特性，延迟初始化且自动线程安全，推荐使用；带显式销毁的版本结合智能指针与锁，支持手动释放资源，适用于需精细控制生命周期的场景。选择方式应根据线程安全、性能和资源管理需求权衡。

单例模式是一种常用的设计模式，它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注意线程安全、构造顺序和资源释放等问题。下面介绍几种常见的C++单例模式实现方式。

懒汉式（Lazy Initialization） - 线程安全版本

懒汉式指的是在第一次使用时才创建实例。为了保证多线程环境下的安全，需要加锁控制。

#include 
class Singleton {
private:
static std::unique_ptr instance;
static std::mutex mtx;
// 私有构造函数，防止外部实例化
Singleton() = default;

public:
// 删除拷贝构造和赋值操作
Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
static Singleton* getInstance() {
    std::lock_guard lock(mtx);
    if (!instance) {
        instance.reset(new Singleton);
    }
    return instance.get();
}
};

							

								
								

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// 静态成员定义
std::unique_ptr Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mtx;

这种方式保证了线程安全，但每次调用 getInstance 都会加锁，影响性能。
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饿汉式（Eager Initialization）
饿汉式在程序启动时就创建实例，天然线程安全，适用于对象初始化开销不大且一定会使用的场景。
class Singleton {
private:
    static Singleton instance;
Singleton() = default;

public:
Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
static Singleton* getInstance() {
    return &instance;
}
};
// 全局初始化
Singleton Singleton::instance;

优点是简单高效，无需加锁；缺点是可能提前创建了不需要的实例。
局部静态变量法（推荐）
C++11 起，局部静态变量的初始化是线程安全的，这是最简洁且高效的实现方式。
class Singleton {
private:
    Singleton() = default;
public:
Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
static Singleton& getInstance() {
    static Singleton instance;  // 局部静态变量
    return instance;
}

};

这个方法既避免了手动加锁，又实现了延迟初始化，编译器会自动处理线程安全问题，是目前最推荐的方式。
带显式销毁的单例（解决资源释放问题）
有些场景下需要显式释放单例资源，比如日志系统或数据库连接池。可以结合智能指针和自定义删除器。
class Singleton {
private:
    static std::shared_ptr instance;
    static std::mutex mtx;
Singleton() = default;

public:
~Singleton() = default;
Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

static std::shared_ptr getInstance() {
    std::lock_guard lock(mtx);
    if (!instance) {
        instance = std::shared_ptr(new Singleton, [](Singleton* p) {
            delete p;
        });
    }
    return instance;
}

static void destroy() {
    std::lock_guard lock(mtx);
    instance.reset();
}
};

这种方式允许手动释放资源，适合生命周期管理要求严格的场景。
基本上就这些。选择哪种方式取决于具体需求：如果追求简洁高效，推荐局部静态变量法；若需控制销毁时机，可使用智能指针配合锁机制。单例模式虽简单，但在多线程和复杂系统中仍需谨慎使用，避免产生耦合和测试困难。