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C++使用宏函數(shù)實(shí)現(xiàn)單例模板詳解

更新時(shí)間：2023年02月10日 14:23:43 作者：ufgnix0802

在我們?nèi)粘ｉ_發(fā)中，無可避免需要使用單例模式進(jìn)行設(shè)計(jì)類對(duì)象。這篇文章主要介紹了如何使用宏函數(shù)實(shí)現(xiàn)單例模板，感興趣的小伙伴可以了解一下

在我們?nèi)粘ｉ_發(fā)中，無可避免需要使用單例模式進(jìn)行設(shè)計(jì)類對(duì)象，那么實(shí)際上我們寫單例格式基本都是一樣的，那么每次都要寫幾乎一模一樣的代碼來實(shí)現(xiàn)我們需要的單例對(duì)象是不是會(huì)覺得很累？下面博主提供一種單例模板來完成我們?nèi)粘ＴO(shè)計(jì)單例類，提高工作效率。既然封裝了，那么當(dāng)然是封裝一個(gè)線程安全的單例模板，如下：

ISingleton.hpp

#pragma once
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <thread>
#include <mutex>


/******************************************************************************/
/**********************ufgnix0802:單例宏定義（線程安全）*************************/
/******************************************************************************/

#define SINGLETON_CLASS_DEFAULT(Class)                                          \
    private:                                                                    \
        Class() {}                                                              \
        ~Class() {}                                                             \
        Class(Class &other) {}                                                  \
        Class(const Class &other) {}                                            \
        Class& operator=(Class &other) {}                                       \
        Class& operator=(const Class &other) {}                                 \


#define SINGLETON_CLASS_FUNC_DECL(Class)                                        \
    public:                                                                     \
        static Class& Ins();                                                    \
    private:                                                                    \
        static void InitSingleton();                                            \
                                                                                \
        static void Release();                                                  \
                                                                                \
        SINGLETON_CLASS_DEFAULT(Class)                                          \
private:                                                                        \
    static std::once_flag m_singletonFlag;                                      \
    static Class* m_ins;

/* https://liam.page/2020/10/27/implement-a-singleton-class-template-in-cxx/ */                         
/* https://liam.page/2017/01/17/layers-and-operation-system/#CPU-%E5%8A%A8%E6%80%81%E8%B0%83%E5%BA%A6 */

#define SINGLETON_CLASS_FUNC_IMPL(Class)                                        \
    Class& Class::Ins() {                                                       \
        /* 使用雙重檢查，外層檢查是為了避免鎖住過大的面積，從而導(dǎo)致鎖的競爭特別頻繁；*/\
        /* 內(nèi)層檢查是為了確保只在其它線程沒有搶占鎖完成初始化工作而設(shè)計(jì)。*/           \
        /* 這種做法在Java下是正確的，但是在C++下則沒有保證。*/                      \
        /* std::once_flag 和 std::call_once：它們內(nèi)部利用互斥量和條件變量組合，*/   \
        /* 實(shí)現(xiàn)這樣的語義。值得一提的是，如果執(zhí)行過程中拋出異常，標(biāo)準(zhǔn)庫的設(shè)施不認(rèn)為 */ \
        /* 這是一次「成功的執(zhí)行」。于是其他線程可以繼續(xù)搶占鎖來執(zhí)行函數(shù)。 */          \
        /* std:call_once確保函數(shù)或代碼片段在多線程環(huán)境下，只需要執(zhí)行一次。 */        \
        std::call_once(m_singletonFlag, &Class::InitSingleton);                 \
        assert(m_ins != NULL);                                                  \
        return *m_ins;                                                          \
    }                                                                           \
                                                                                \
    void Class::InitSingleton() {                                               \
        m_ins = new Class;                                                      \
        if (m_ins) {                                                            \
        /* C 庫函數(shù) int atexit(void (*func)(void)) 當(dāng)程序正常終止時(shí)，調(diào)用指定的*/  \
        /* 函數(shù)func。您可以在任何地方注冊(cè)你的終止函數(shù)，*/                           \
        /* 但它會(huì)在程序終止的時(shí)候被調(diào)用。*/                                        \
                ::atexit(Release);                                              \
        }                                                                       \
    }                                                                           \
                                                                                \
    void Class::Release() {                                                     \
         if (m_ins) {                                                           \
              delete m_ins;                                                     \
              m_ins = NULL;                                                     \
         }                                                                      \
    }                                                                   


#define SINGLETON_CLASS_VARIABLE_IMPL(Class)                                    \
        std::once_flag Class::m_singletonFlag;                                  \
        Class* Class::m_ins = NULL;


#define SINGLETON_CLASS_IMPL(Class)                                             \
        SINGLETON_CLASS_VARIABLE_IMPL(Class)                                    \
        SINGLETON_CLASS_FUNC_IMPL(Class)

使用方式

注意，如果我們的單例類對(duì)象在.hpp文件中那么可能出現(xiàn)重定義的問題，博主設(shè)計(jì)的單例模板，只適用于.h和.cpp，即聲明和定義分開單例類對(duì)象。

Aclass.h

#include "ISingleton.hpp"


class Aclass {
    //聲明
    SINGLETON_CLASS_FUNC_DECL(Aclass)

public:
    int a;
    
};

Aclass.cpp

#include "Aclass.h"

//定義
SINGLETON_CLASS_IMPL(Aclass);

main.c

#include "Aclass.h"
int main() {
    //Aclass a;  err
    Aclass::Ins().a = 5;
    std::cout << Aclass::Ins().a << std::endl;
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果：

到此這篇關(guān)于C++使用宏函數(shù)實(shí)現(xiàn)單例模板詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++宏函數(shù)實(shí)現(xiàn)單例模板內(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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