1、什么是單例模式

　　在架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，某些類在整個(gè)系統(tǒng)生命周期中最多只能有一個(gè)對(duì)象存在 （ Single Instance )。如超市收銀系統(tǒng)，其外觀主要由顯示器（1個(gè)）、掃描槍（1個(gè)）、收款箱（1個(gè)）組成，在系統(tǒng)正常運(yùn)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(yīng)該有各自的類，并且每個(gè)類只能唯一地實(shí)例化一個(gè)對(duì)象，基于這種模式的程序設(shè)計(jì)，稱為單例模式。

　　?。?！單例模式只能創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，且該對(duì)象的生命周期伴隨系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行期間。

2、怎么實(shí)現(xiàn)單例模式

　　思考：如何定義一個(gè)類，使得這個(gè)類最多只能創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象？

　　分析：因?yàn)閷?duì)象是由構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建的，所以我們應(yīng)該將問題鎖定在構(gòu)造函數(shù)上；又因?yàn)橹荒軇?chuàng)建一個(gè)對(duì)象，這就意味著只能調(diào)用一次構(gòu)造函數(shù)；顯然將構(gòu)造函數(shù)的訪問權(quán)限設(shè)置為 public 不合適，所以，構(gòu)造函數(shù)的訪問權(quán)限只能是 private。然后，定義一個(gè)私有的靜態(tài)成員 c_instance = NULL 和 公有的靜態(tài)成員函數(shù)，通過  c_instance 來判斷是否創(chuàng)建對(duì)象。（這個(gè)為什么要使用 靜態(tài)成員呢？因?yàn)闃?gòu)造函數(shù)是私有的，在類的外部無法創(chuàng)建對(duì)象，只能通過類名調(diào)用靜態(tài)成員，而靜態(tài)成員函數(shù)只能調(diào)用靜態(tài)成員變量）

　　上述分析過程可簡(jiǎn)化為：

　?。?）將構(gòu)造函數(shù)的訪問屬性設(shè)置為 private；

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

　?。?）當(dāng)需要使用對(duì)象時(shí)，訪問 instance 的值；

           1）空值：創(chuàng)建對(duì)象，并用 instance 標(biāo)記；

           2）非空值：返回 instance 標(biāo)記的對(duì)象；

單例模式實(shí)現(xiàn)

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class SObject
{
  static SObject* c_instance; // 定義標(biāo)識(shí)符指針；

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

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

SObject* SObject::GetInstance() // 單例模式的關(guān)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：?jiǎn)卫Ｊ街?，?duì)象的生命周期存在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，所以是絕對(duì)不釋放的；

 ·　  其實(shí)，在上述的單例模式實(shí)現(xiàn)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(guān)系，既然是這樣，我們就把這部分單獨(dú)提取出來處理。

　　問題所在：需要使用單例模式時(shí)，必須在每個(gè)類中定義 靜態(tài)成員變量 c_instance 和 靜態(tài)成員函數(shù) GetInstance()；當(dāng)有多個(gè)類都需要使用單例模式時(shí)，這樣的實(shí)現(xiàn)方式明顯的很冗余，為了能夠代碼復(fù)用，我們可以 將這兩部分抽象成一個(gè)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(shí)現(xiàn)

 // 對(duì)上個(gè)單例模式實(shí)現(xiàn)代碼的改進(jìn)

// 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(cè)試文件
#include <iostream>
#include <string>
#include "singleton.hpp"

using namespace std;

class SObject
{
  friend class Singleton<SObject>;  // 當(dāng)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(gè)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(gòu)造函數(shù)必須私有化；同時(shí)，拷貝構(gòu)造函數(shù)、重載=操作符 也私有化；

　　（2）將單例模式的類模板聲明為這個(gè)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(duì)象。

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

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