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1、什么是單例模式
在架構設計時，某些類在整個系統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，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。
！！！單例模式只能創建一個對象，且該對象的生命周期伴隨系統的整個運行期間。
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建一個對象？
分析：因為對象是由構造函數創建的，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成員 c_instance = NULL 和 公有的靜態成員函數，通過 c_instance 來判斷是否創建對象。（這個為什么要使用 靜態成員呢？因為構造函數是私有的，在類的外部無法創建對象，只能通過類名調用靜態成員，而靜態成員函數只能調用靜態成員變量）
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）定義私有的靜態成員屬性 instance 并初始化為 NULL；
（3）當需要使用對象時，訪問 instance 的值；
1）空值：創建對象，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(); // 創建對象的入口
void print()
{
cout << "this = " << this << endl;
}
};
SObject* SObject::c_instance = NULL; // 靜態成員類內聲明，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 靜態成員變量 c_instance 和 靜態成員函數 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：
（1）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；
（2）將單例模式的類模板聲明為這個類的友元類； friend class Singleton<SObject>;
（3）通過 單例模式類模板中 SObject* s = Singleton<SObject>::GetInstance(); 創建對象。
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億速云以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持億速云！
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