C++ 单例模式实现代码_C++设计模式之单例写法分析

Meyers单例模式是C++推荐写法，利用局部静态变量实现线程安全的懒加载，代码简洁且自动管理生命周期，适用于大多数场景。

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，实现单例模式需要考虑线程安全、构造顺序、资源释放等问题。下面介绍几种常见的 C++ 单例写法，并分析其优缺点。

1. 懒汉模式（懒加载 + 局部静态变量）

利用函数内部的局部静态变量具有“延迟初始化”和线程安全特性（C++11 起保证）：

class Singleton {
public:
    static Singleton& getInstance() {
        static Singleton instance;  // 线程安全，只初始化一次
        return instance;
    }
Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
private:
Singleton() = default;
~Singleton() = default;
};
优点：

线程安全（C++11 起）
自动管理生命周期，无需手动 delete
代码简洁，易于理解

缺点：
析构顺序不可控，若其他全局对象依赖该单例，可能出问题
2. 饿汉模式（程序启动时创建）
通过全局或静态变量提前构造单例，避免多线程竞争：
class Singleton {
public:
    static Singleton& getInstance() {
        return instance;
    }
Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
private:
Singleton() = default;
~Singleton() = default;
static Singleton instance;  // 程序启动时构造
};

							

								
								

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

线程安全（构造发生在 main 之前）
无懒加载开销

缺点：

不能延迟加载，即使不用也会构造
构造函数中若调用其他未初始化的全局对象，可能导致未定义行为

3. 懒汉模式（加锁 + 指针）
动态分配内存，配合互斥锁实现线程安全的懒加载：
#include 
class Singleton {
public:
static Singleton* getInstance() {
if (instance == nullptr) {  // 双重检查锁定
std::lockguard lock(mutex);
if (instance == nullptr) {
instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}
Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
private:
Singleton() = default;
~Singleton() = default;
static Singleton* instance;
static std::mutex mutex_;
};
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// 静态成员定义
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mutex_;
优点：

真正实现延迟加载
控制构造时机

缺点：

需手动管理内存（可用智能指针改进）
性能略低（每次调用都要判断锁）
容易出错（如忘记加锁）

4. 使用智能指针改进懒汉模式
结合 unique_ptr 或 shared_ptr 自动释放资源：
#include 
#include 
class Singleton {
public:
static Singleton* getInstance() {
if (instance == nullptr) {
std::lockguard lock(mutex);
if (instance == nullptr) {
instance.reset(new Singleton());
}
}
return instance.get();
}
Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
private:
Singleton() = default;
~Singleton() = default;
static std::unique_ptr instance;
static std::mutex mutex_;
};
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std::uniqueptr Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mutex;
注意： 此写法仍需手动调用 reset，且无法完全避免多次 new/delete。
5. Meyers 单例（推荐）
即第一种“局部静态变量”写法，也称为 Scott Meyers 单例，是现代 C++ 最常用方式：
class Singleton {
public:
    static Singleton& getInstance() {
        static Singleton instance;
        return instance;
    }
private:
Singleton();
~Singleton();
Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
};
关键点：

C++11 标准保证局部静态变量初始化是线程安全的
编译器自动生成析构函数调用（atexit）
适用于大多数场景

基本上就这些。对于绝大多数项目，推荐使用 Meyers 单例 写法。它简洁、安全、高效，符合现代 C++ 的设计哲学。只有在特殊需求下（如必须控制析构顺序或跨 DLL 共享），才考虑其他变体。不复杂但容易忽略细节。