28.C++- 單例類模板(詳解)

單例類

描述

指在整個系統生命期中,一個類最多只能有一個實例(instance)存在,使得該實例的唯一性(實例是指一個對象指針)  , 比如:統計線上人數

在單例類里,又分為了懶漢式和餓漢式,它們的區別在於創建實例的時間不同:

• 懶漢式 : 指代碼運行後,實例並不存在,只有當需要時,才去創建實例(適用於單線程)
• 餓漢式 : 指代碼一運行,實例已經存在,當時需要時,直接去調用即可(適用於多線程)

用法

• 將構造函數的訪問屬性設置為private,
• 提供一個GetInstance()靜態成員函數,只能供用戶訪問唯一一個實例.
• 定義一個靜態成員指針,用來供用戶獲取
• 重載 (=)賦值操作符以及拷貝構造函數,並設為private, 避免對象間拷貝,複製.

初探單例類-懶漢式:

#include <iostream>
using namespace std; 

class CSingleton
{
private:
       static CSingleton* m_pInstance;

       CSingleton()         //構造函數為private
       {
       } 

       CSingleton& operator = (const CSingleton& t);
       CSingleton(const CSingleton &);
public:
       static CSingleton* getInstance()
       {
              if(m_pInstance==NULL)
                     m_pInstance= new CSingleton(); 
           
               return m_pInstance;
       }

       void print()
       {
           cout<<this<<endl;      
       }
};

CSingleton* CSingleton::m_pInstance = NULL;

int main()
{
       CSingleton *p1=CSingleton::getInstance();
       CSingleton *p2=CSingleton::getInstance(); 
       CSingleton *p3=CSingleton::getInstance();

       p1->print();
       p2->print();
       p3->print();

　　　　return 0;
}

運行列印:

0x6e2d18
0x6e2d18
0x6e2d18

從列印結果可以看出,該指針對象指向的都是同一個地址,實現了一個類最多只能有一個實例(instance)存在.

註意:由於實例(instance),在系統生命期中,都是存在的,所以只要系統還在運行,就不需要delete

上面的懶漢式如果在多線程情況下 ,多個Csingleton指針對象同時調用getInstance()成員函數時,由於m_pInstance = NULL,就會創建多個實例出來.

所以,在多線程情況下,需要使用餓漢實現

代碼如下:

class CSingleton
{
private:

       static CSingleton* m_pInstance;

        CSingleton()         //構造函數為private
       {
       }             

       CSingleton& operator = (const CSingleton& t);
       CSingleton(const CSingleton &); 

public:
       static CSingleton* getInstance()
       {  
               return m_pInstance;
       }
};

CSingleton* CSingleton::m_pInstance = new CSingleton;  

單例類模板

我們現在講解的僅僅是個框架,裡面什麼都沒有,不能滿足需求啊,所以還要寫為單例類模板頭文件,當需要單例類時,直接聲明單例類模板頭文件即可

寫CSingleton.h

#ifndef _SINGLETON_H_
#define _SINGLETON_H_

template <typename T>
class CSingleton
{
private:
        static T* m_pInstance;

        CSingleton()         //構造函數為private
        {     
　　　　 }       
        
public:
       static T* getInstance()
       {   
               return m_pInstance;
       }
};

template <typename T>
T*  CSingleton<T> :: m_pInstance = new T;

#endif

當我們需要這個單例類模板時,只需要在自己類里通過friend添加為友元即可,

接下來試驗單例類模板

寫main.cpp

#include <iostream>
#include <string>
#include "CSingleton.h"

using namespace std;

class Test
{
       friend class CSingleton<Test> ;  //聲明Test的友元為單例類模板
private:   
       string mstr;

        Test(): mstr("abc")
       {
       }

       Test& operator = (const Test& t);
       Test(const Test&);

public:    
        void Setmstr(string t)
　　　　{
         mstr=t;
　　　　}

        void print()
       {
        cout<<"mstr = "<<mstr<<endl;
        cout<<"this = "<<this<<endl;
       }
};

int main()
{
        Test *pt1 = CSingleton<Test>::getInstance();
        Test *pt2 = CSingleton<Test>::getInstance();   

        pt1->print();
        pt2->print();

        pt1->Setmstr("ABCDEFG");
        pt2->print();

        return 0;
}

運行列印:

mstr = abc
this = 0x2d2e30

mstr = abc
this = 0x2d2e30

mstr = ABCDEFG
this = 0x2d2e30