C++单例模式实现_C++ Singleton设计模式示例

裘德小鎮的故事

发布时间：2026-01-21 12:59:07

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来源于php中文网

原创

单例模式确保类唯一实例并提供全局访问点。1. 懒汉模式延迟创建但线程不安全；2. 双重检查锁定加互斥锁实现线程安全懒加载；3. 饿汉模式程序启动即创建，线程安全但影响启动性能；4. 局部静态变量利用C++11特性，线程安全且简洁推荐。

c++单例模式实现_c++ singleton设计模式示例

单例模式（Singleton Pattern）是一种创建型设计模式，确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。在C++中，实现单例模式需要考虑线程安全、构造函数私有化、禁止拷贝等细节。下面介绍几种常见的C++单例模式实现方式。

1. 懒汉模式（懒加载，线程不安全）

这种实现方式在第一次调用时才创建实例，但未考虑多线程环境下的竞争问题：

class Singleton {
private:
    static Singleton* instance;
    Singleton() = default;  // 私有构造函数
    Singleton(const Singleton&) = delete;            // 禁止拷贝
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; // 禁止赋值
public:
static Singleton* getInstance() {
if (instance == nullptr) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
};
// 静态成员定义
Singleton* Singleton::instance = nullptr;

这种方式在多线程环境下可能创建多个实例，不适合并发场景。

2. 懒汉模式 + 双重检查锁定（线程安全）

使用互斥锁和双重检查机制，保证线程安全且只创建一次实例：

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#include 
class Singleton {
private:
static Singleton* instance;
static std::mutex mtx;
Singleton() = default;
Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
public:
static Singleton* getInstance() {
if (instance == nullptr) {
std::lock_guard lock(mtx);
if (instance == nullptr) {
instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}
};
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mtx;

这种写法避免了每次调用都加锁的性能损耗，适合多线程环境。

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3. 饿汉模式（线程安全）

在程序启动时就创建实例，天然线程安全，因为没有延迟初始化的竞争问题：

class Singleton {
private:
    static Singleton instance;
    Singleton() = default;
    Singleton(const Singleton&) = delete;
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
public:
static Singleton& getInstance() {
return instance;
}
};
// 全局静态初始化
Singleton Singleton::instance;

优点是简单且线程安全，缺点是即使未使用也会被创建，可能影响启动性能。

4. 局部静态变量（推荐，C++11起线程安全）

C++11标准规定局部静态变量的初始化是线程安全的，这是最简洁且安全的实现：

class Singleton {
private:
    Singleton() = default;
    Singleton(const Singleton&) = delete;
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
public:
static Singleton& getInstance() {
static Singleton instance; // 局部静态变量，首次调用时初始化
return instance;
}
};

该方式自动管理生命周期，无需手动释放，代码简洁，推荐在现代C++中使用。

基本上就这些常见实现方式。选择哪种取决于你的需求：是否需要懒加载、是否多线程、是否追求简洁。对于大多数情况，局部静态变量方式是最优解。

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