C++单例模式也称为单件模式、单子模式。使用单例模式,保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点,该实例被所有程序模块共享。有很多地方需要这样的功能模块,如系统的日志输出等。
C++单例模式有许多种实现方法,在C++中,甚至可以直接用一个全局变量做到这一点,但这样的代码显得很不优雅。《设计模式》一书中给出了一种很不错的实现,定义一个单例类,使用类的私有静态指针变量指向类的***实例,并用一个公有静态方法获取该实例。如下面的类定义
- class CSingleton:
- {
- // 其它成员
- public:
- static CSingleton * GetInstance()
- {
- if (m_pInstance == NULL)
- m_pInstance = new CSingleton();
- return m_pInstance;
- }
- private:
- CSingleton(){};
- static CSingleton * m_pInstance;
- }
单例类CSingleton有以下特征:
◆它有一个指***实例的静态指针m_pInstance,并且是私有的。
◆它有一个公有的函数,可以获取这个***的实例,并在需要的时候创建该实例。
◆它的构造函数是私有的,这样就不能从别处创建该类的实例。
大多时候,这样的实现都不会出现问题。有经验的读者可能会问,m_pInstance指向的空间什么时候释放呢?更严重的问题是,这个实例的析构操作什么时候执行?如果在类的析构行为中有必须的操作,比如关闭文件,释放外部资源,那么上面所示的代码无法实现这个要求。我们需要一种方法,正常地删除该实例。
可以在程序结束时调用GetInstance并对返回的指针调用delete操作。这样做可以实现功能,但是不仅很丑陋,而且容易出错。因为这样的附加代码很容易被忘记,而且也很难保证在delete之后,没有代码再调用GetInstance函数。
一个妥善的方法是让这个类自己知道在合适的时候把自己删除。或者说把删除自己的操作挂在系统中的某个合适的点上,使其在恰当的时候自动被执行。我们知道,程序在结束的时候,系统会自动析构所有的全局变量。事实上,系统也会析构所有的类的静态成员变量,就像这些静态成员也是全局变量一样。
利用这个特征,我们可以在单例类中定义一个这样的静态成员变量,而它的***工作就是在析构函数中删除单例类的实例。如下面的代码中的CGarbo类(Garbo意为垃圾工人):
- class CSingleton:
- {
- // 其它成员
- public:
- static CSingleton * GetInstance(){。。。}
- private:
- CSingleton(){};
- static CSingleton * m_pInstance;
- class CGarbo // 它的***工作就是在析构函数中删除CSingleton的实例
- {
- public:
- ~CGarbo()
- {
- if (CSingleton::m_pInstance)
- delete CSingleton::m_pInstance;
- }
- };
- static CGarbo Garbo; // 定义一个静态成员,在程序结束时,系统会调用它的析构函数
- }
C++单例模式被定义为CSingleton的私有内嵌类,以防该类被在其它地方滥用。
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