C++實現(xiàn)單例模式的自動釋放
更新時間：2021年09月13日 11:49:27 作者：帶著你的名字
這篇文章主要為大家詳細介紹了C++實現(xiàn)單例模式的自動釋放，文中示例代碼介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下
單例模式是為了確保某個類只能創(chuàng)建一個對象而設(shè)計的。當一個程序的某個類型只允許有一個實例的時候使用。
一般采用動態(tài)分配的方式來生成單例對象，這個時候C++程序員就需要考慮內(nèi)存回收的問題了，所以為了避免在使用單例模式時忘記回收資源而造成內(nèi)存泄漏的問題，在實現(xiàn)單例模式的時候就使其可以自動被回收。
不帶自動釋放的單例模式的實現(xiàn)與銷毀
我們先來復習一下沒有自動回收機制的單例模式的實現(xiàn)和銷毀。
單例模式的實現(xiàn)：
- 將構(gòu)造函數(shù)私有化
- 在類中定義一個靜態(tài)的指向本類型的指針變量
- 定義一個返回值為該類的指針的靜態(tài)成員函數(shù)，在類的外部調(diào)用該函數(shù)，生成單例對象。
單例模式的銷毀：
不能在析構(gòu)函數(shù)中釋放那個指向本類型的指針變量
需要用靜態(tài)的成員函數(shù)回收指向本類型的指針變量，然后在類的外部調(diào)用該成員函數(shù)來銷毀該單例對象。
單例模式的自動釋放
主要思想是，利用C++棧對象消亡是會自動回收的特點，來自動回收分配在堆上的單例對象，可以通過四種方法：友元類、內(nèi)部類+靜態(tài)數(shù)據(jù)成員、atexit()函數(shù)、pthread_once()+atexit()來實現(xiàn)
廢話不多說，直接上代碼。
1.借助友元類
//利用友元類，實現(xiàn)單例模式的自動釋放
#include <stdio.h>
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
using std::cin;
class AutoRelease;
class Singleton{
//單例模式的類
public:
static Singleton *getInstance();//返回單例指針
private:
friend class AutoRelease;
Singleton(); //構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)都得是private
~Singleton();
static Singleton *_pInstance;
};
Singleton *Singleton::getInstance(){
if(_pInstance == nullptr){
_pInstance = new Singleton();
}
return _pInstance;
}
Singleton::Singleton()
{
cout << "Singleton()" << endl;
}
Singleton::~Singleton(){
cout << "~Singleton()" << endl;
}
class AutoRelease{
//用來實現(xiàn)單例的自動釋放的類
//應(yīng)該保存在棧上，程序結(jié)束時自動回收單例的資源
public:
AutoRelease(){
cout << "AutoRelease()" << endl;
}
~AutoRelease(){
cout << "~AutoRelease()" << endl;
if(Singleton::_pInstance == nullptr){
return;
}
delete Singleton::_pInstance;
Singleton::_pInstance = nullptr;
}
};
Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr; //飽漢模式
int main()
{
Singleton *s1 = Singleton::getInstance();
Singleton *s2 = Singleton::getInstance();
AutoRelease at;
printf("s1 = %p\n", s1);
printf("s2 = %p\n", s2);
s1 = nullptr;
s2 = nullptr;
return 0;
}
2.借助內(nèi)部類和靜態(tài)數(shù)據(jù)成員
//利用內(nèi)部類，實現(xiàn)單例模式的自動釋放
#include <stdio.h>
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
using std::cin;
class Singleton{
//單例模式的類
public:
static Singleton *getInstance();//返回單例指針
private:
friend class AutoRelease;
Singleton(); //構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)都得是private
~Singleton();
static Singleton *_pInstance;
private:
//應(yīng)該設(shè)計為私有類，避免類外的其他成員使用
class AutoRelease{
//用來實現(xiàn)單例的自動釋放的內(nèi)部類
//應(yīng)該保存在棧上，程序結(jié)束時自動回收單例的資源
public:
AutoRelease(){
cout << "AutoRelease()" << endl;
}
~AutoRelease(){
cout << "~AutoRelease()" << endl;
if(Singleton::_pInstance == nullptr){
return;
}
delete Singleton::_pInstance;
Singleton::_pInstance = nullptr;
}
};
private:
static AutoRelease _at; //由于AutoRelease是private，所以對象應(yīng)該放在靜態(tài)區(qū)
};
Singleton *Singleton::getInstance(){
if(_pInstance == nullptr){
_pInstance = new Singleton();
}
return _pInstance;
}
Singleton::Singleton()
{
cout << "Singleton()" << endl;
}
Singleton::~Singleton(){
cout << "~Singleton()" << endl;
}
/* Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr; //飽漢模式 */
//飽漢模式多線程時不安全，需要使用餓漢模式，在程序跑起來前就生成單例對象
Singleton *Singleton::_pInstance = Singleton::getInstance();//餓漢模式
Singleton::AutoRelease Singleton::_at;
int main()
{
Singleton *s1 = Singleton::getInstance();
Singleton *s2 = Singleton::getInstance();
printf("s1 = %p\n", s1);
printf("s2 = %p\n", s2);
s1 = nullptr;
s2 = nullptr;
return 0;
}
3.借助atexit()函數(shù)
//利用atexit函數(shù)，實現(xiàn)單例模式的自動釋放
#include <stdio.h>
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
using std::cin;
class Singleton{
//單例模式的類
public:
static Singleton *getInstance();//返回單例指針
static void destroy();
private:
friend class AutoRelease;
Singleton(); //構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)都得是private
~Singleton();
static Singleton *_pInstance;
};
Singleton *Singleton::getInstance(){
if(_pInstance == nullptr){
_pInstance = new Singleton();
//注冊destroy函數(shù)，在進程結(jié)束的時候執(zhí)行，從而自動回收單例
atexit(Singleton::destroy);
}
return _pInstance;
}
void Singleton::destroy(){
if(Singleton::_pInstance == nullptr){
return;
}
delete Singleton::_pInstance;
Singleton::_pInstance = nullptr;
}
Singleton::Singleton()
{
cout << "Singleton()" << endl;
}
Singleton::~Singleton(){
cout << "~Singleton()" << endl;
}
//為了保證多線程情況下的安全性，使用餓漢模式
Singleton *Singleton::_pInstance = Singleton::getInstance(); //餓漢模式
int main()
{
Singleton *s1 = Singleton::getInstance();
Singleton *s2 = Singleton::getInstance();
printf("s1 = %p\n", s1);
printf("s2 = %p\n", s2);
s1 = nullptr;
s2 = nullptr;
return 0;
}
4.借助pthread_once和atexit函數(shù)
//利用pthread_once和atexit函數(shù)，實現(xiàn)單例模式的自動釋放
#include <stdio.h>
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
using std::cin;
class Singleton{
//單例模式的類
public:
static void init();
static Singleton *getInstance();//返回單例指針
static void destroy();
private:
friend class AutoRelease;
Singleton(); //構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)都得是private
~Singleton();
static pthread_once_t _once;
static Singleton *_pInstance;
};
void Singleton::init(){
//初始化單例，注冊回收函數(shù)
if(_pInstance == nullptr){
_pInstance = new Singleton();
atexit(Singleton::destroy);
}
}
Singleton *Singleton::getInstance(){
//執(zhí)行pthread_once，保證在多線程的情況下創(chuàng)建單例對象的安全性
pthread_once(&_once, init);
return _pInstance;
}
void Singleton::destroy(){
if(Singleton::_pInstance == nullptr){
return;
}
delete Singleton::_pInstance;
Singleton::_pInstance = nullptr;
}
Singleton::Singleton()
{
cout << "Singleton()" << endl;
}
Singleton::~Singleton(){
cout << "~Singleton()" << endl;
}
//由于已經(jīng)使用了pthread_once來保證安全性，所以使用飽漢模式即可
Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr;
/* Singleton *Singleton::_pInstance = Singleton::getInstance(); //餓漢模式 */
pthread_once_t Singleton::_once = PTHREAD_ONCE_INIT;
int main()
{
Singleton *s1 = Singleton::getInstance();
Singleton *s2 = Singleton::getInstance();
printf("s1 = %p\n", s1);
printf("s2 = %p\n", s2);
s1 = nullptr;
s2 = nullptr;
return 0;
}
以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
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