c++中的單例類模板的實現方法詳解

更新時間：2020年03月16日 09:40:29 作者：PRO_Z

這篇文章主要介紹了c++中的單例類模板的實現方法詳解，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧

1、什么是單例模式

　　在架構設計時，某些類在整個系統(tǒng)生命周期中最多只能有一個對象存在（ Single Instance )。如超市收銀系統(tǒng)，其外觀主要由顯示器（1個）、掃描槍（1個）、收款箱（1個）組成，在系統(tǒng)正常運行期間這三部分都是唯一存在的；也就是說，顯示器、掃描槍、收款箱這三部分都應該有各自的類，并且每個類只能唯一地實例化一個對象，基于這種模式的程序設計，稱為單例模式。

　?。。。卫Ｊ街荒軇?chuàng)建一個對象，且該對象的生命周期伴隨系統(tǒng)的整個運行期間。

2、怎么實現單例模式

　　思考：如何定義一個類，使得這個類最多只能創(chuàng)建一個對象？

　　分析：因為對象是由構造函數創(chuàng)建的，所以我們應該將問題鎖定在構造函數上；又因為只能創(chuàng)建一個對象，這就意味著只能調用一次構造函數；顯然將構造函數的訪問權限設置為 public 不合適，所以，構造函數的訪問權限只能是 private。然后，定義一個私有的靜態(tài)成員 c_instance = NULL 和公有的靜態(tài)成員函數，通過 c_instance 來判斷是否創(chuàng)建對象。（這個為什么要使用靜態(tài)成員呢？因為構造函數是私有的，在類的外部無法創(chuàng)建對象，只能通過類名調用靜態(tài)成員，而靜態(tài)成員函數只能調用靜態(tài)成員變量）

　　上述分析過程可簡化為：

　　（1）將構造函數的訪問屬性設置為 private；

　　（2）定義私有的靜態(tài)成員屬性 instance 并初始化為 NULL；

　?。?）當需要使用對象時，訪問 instance 的值；

1）空值：創(chuàng)建對象，并用 instance 標記；

2）非空值：返回 instance 標記的對象；

單例模式實現

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class SObject
{
  static SObject* c_instance; // 定義標識符指針；

  /* 不需用拷貝和賦值，在單例模式中，始終只有一個對象 */  
  SObject(const SObject&);
  SObject& operator= (const SObject&);
  
  SObject() // 私有的構造函數
  {
  }
public:
  static SObject* GetInstance();  // 創(chuàng)建對象的入口
  
  void print()
  {
    cout << "this = " << this << endl;
  }
};

SObject* SObject::c_instance = NULL; // 靜態(tài)成員類內聲明，類外定義

SObject* SObject::GetInstance() // 單例模式的關鍵
{
  if( c_instance == NULL )
  {
    c_instance = new SObject();
  }
  
  return c_instance;
}

int main()
{
  SObject* s = SObject::GetInstance();
  SObject* s1 = SObject::GetInstance();
  SObject* s2 = SObject::GetInstance();
  
  s->print();  // this = 0x940a008
  s1->print(); // this = 0x940a008
  s2->print(); // this = 0x940a008
  
  return 0;
}
// 注：單例模式中，對象的生命周期存在整個系統(tǒng)運行過程中，所以是絕對不釋放的；

·　其實，在上述的單例模式實現案列中，有一部分代碼（分析過程中第2、3步）與類本身沒有任何關系，既然是這樣，我們就把這部分單獨提取出來處理。

　　問題所在：需要使用單例模式時，必須在每個類中定義靜態(tài)成員變量 c_instance 和靜態(tài)成員函數 GetInstance()；當有多個類都需要使用單例模式時，這樣的實現方式明顯的很冗余，為了能夠代碼復用，我們可以將這兩部分抽象成一個新類（做成類模板，聲明為其它類的友元類，這樣與之前的效果一樣）。

基于類模板的單例模式實現

 // 對上個單例模式實現代碼的改進

// singleton.hpp 單例模式代碼
#ifndef SINGLETON_H
#define SINGLETON_H

template
< typename T >
class Singleton
{
  static T* c_instance;
public:
  static T* GetInstance();
};

template
< typename T >
T* Singleton<T>::c_instance = NULL;

template
< typename T >
T* Singleton<T>::GetInstance()
{
  if( c_instance == NULL )
  {
    c_instance = new T();
  }
  
  return c_instance;
}

#endif

// main.cpp 測試文件
#include <iostream>
#include <string>
#include "singleton.hpp"

using namespace std;

class SObject
{
  friend class Singleton<SObject>;  // 當前類需要使用單例模式
  
  SObject(const SObject&);
  SObject& operator= (const SObject&);
  
  SObject()
  {
  }
public:
  
  void print()
  {
    cout << "this = " << this << endl;
  }
};

int main()
{
  SObject* s = Singleton<SObject>::GetInstance();
  SObject* s1 = Singleton<SObject>::GetInstance();
  SObject* s2 = Singleton<SObject>::GetInstance();
  
  s->print();  // 0xe63c20
  s1->print(); // 0xe63c20
  s2->print(); // 0xe63c20
  
  return 0;
}

　　在今后工作中，如果一個類（SObject）要使用單例模式（Singleton 單例模式的類模板），只需三步驟：

　?。?）類（SObject）的構造函數必須私有化；同時，拷貝構造函數、重載=操作符也私有化；

　?。?）將單例模式的類模板聲明為這個類的友元類； friend class Singleton<SObject>;

　?。?）通過單例模式類模板中 SObject* s = Singleton<SObject>::GetInstance(); 創(chuàng)建對象。

到此這篇關于c++中的單例類模板的實現方法詳解的文章就介紹到這了,更多相關c++ 單例類模板內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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