C++设计模式之Singleton

一、功能 　　保证一个类仅有一个实例。 　　三、优缺点　singleton模式是做为"全局变量"的替代品出现的。所以它具有全局变量的特点：全局可见、贯穿应用程序的整个生命期，它也具有全局变量不具备的性质：同类型的对象实例只可能有一个。 　　四、实现 　　教科书上的singleton定义如下： 
class singleton
{
public:
static singleton* instance() ;
protected:
singleton() {}
private:
static singleton *_instance ;
singleton(const singleton&) ;
singleton& operator=(const singleton&) ;
} ; singleton* singleton::_instance = null ; singleton* singleton::instance()
{
(_instance == null) ? _instance = new singleton() : 0 ; //lazy initialization
return _instance ;
} 　　(1)因为返回的是指针，为防止用户调用delete函数，可把static singleton *_instance；改为在instance()中定义static singleton _instance。这样显然更安全，同时也具有lazy initialization的特性(即第一次访问时才创建)。 

　　(2)假设需要从singleton派生子类，而子类也需要有同样的性质，既只能创建一个实例。我觉得，这很难办。根本原因在于instance()函数不是虚函数，不具有多态的性质。一种常用方法是把instance()函数移到子类中，这时就只能用static singleton *_instance，而不能用static singleton _instance了，除非把_instance也要移到子类，无论怎么做都不优雅。另一种方法是用模板。具体用什么方法，只能根据实际情况权衡。 

　　五、示例代码 　　(1)没子类的情况 namespace designpattern_singleton
{ class singleton
{
public:
static singleton* instance() { static singleton _instance ; return &_instance ; }
protected:
singleton() {}
private:
singleton(const singleton&) ;
singleton& operator=(const singleton&) ;
} ;
} 客户端代码：
{
using namespace designpattern_singleton ;
singleton *p = singleton::instance() ;
......
} 　　(2)有子类的情况 
方法一：
namespace designpattern_singleton
{
// class singleton
class singleton
{
protected:
singleton() {}
static singleton *_instance ;
private:
singleton(const singleton&) ;
singleton& operator=(const singleton&) ;
} ;
singleton* singleton::_instance = null ; // class concretesingleton
class concretesingleton : public singleton
{
public:
static singleton* instance() ;
protected:
concretesingleton() {}
} ; singleton* concretesingleton::instance()
{
(_instance == null) ? _instance = new concretesingleton() : 0 ; 
return _instance ;
}
} 客户端代码：
{
using namespace designpattern_singleton ;
singleton *p = concretesingleton::instance() ;
} 方法二：
namespace designpattern_singleton
{
// class singleton
class singleton
{
protected:
singleton() {}
private:
singleton(const singleton&) ;
singleton& operator=(const singleton&) ;
} ; // class concretesingleton
class concretesingleton : public singleton
{
public:
static singleton* instance() { static concretesingleton _instance ; return &_instance ; }
protected:
concretesingleton() {}
} ;
} 客户端代码：
{
using namespace designpattern_singleton ;
singleton *p = concretesingleton::instance() ;

} 方法三：
namespace designpattern_singleton
{
template < class t >
class singleton
{
public:
static t* instance() { static t _instance ; return &_instance ; }
protected:
singleton() {}
private:
singleton(const singleton &) ;
singleton& operator=(const singleton&) ;
} ; class concretesingleton : public singleton< concretesingleton > {} ;
} 客户端代码
{
using namespace designpattern_singleton ; concretesingleton *p = concretesingleton::instance() ;
}

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