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c++中如何正确地实现一个单例模式_c++单例设计模式实现方法

穿越時空

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发布时间:2025-11-04 19:31:02

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来源于php中文网

原创

单例模式通过私有构造函数、删除拷贝操作和静态成员实现全局唯一实例。C++11推荐使用局部静态变量实现线程安全的懒汉模式,代码简洁且自动管理生命周期;饿汉模式在程序启动时创建实例,适用于初始化简单且必用场景;旧版本C++可采用互斥锁加双重检查锁定实现线程安全的懒加载,但需手动管理内存,易出错。建议优先使用C++11局部静态方式,避免动态内存分配,确保安全高效。

c++中如何正确地实现一个单例模式_c++单例设计模式实现方法

在C++中实现单例模式的关键是确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。同时要处理好线程安全、构造顺序和资源释放等问题。以下是几种常见且正确的实现方式。

懒汉模式(线程安全,C++11后推荐)

这是最常用且简洁安全的方式。利用局部静态变量的特性,延迟初始化并保证线程安全。

说明: C++11标准规定局部静态变量的初始化是线程安全的,多个线程同时调用该函数时,只会初始化一次。

代码示例:

class Singleton { public: static Singleton& getInstance() { static Singleton instance; // 局部静态变量,自动管理生命周期 return instance; }
Singleton(const Singleton&) = delete;  
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;  

private:
Singleton() = default; // 私有构造函数
~Singleton() = default;
};

饿汉模式(程序启动即创建)

在程序加载时就创建实例,天然线程安全,适用于构造开销小、必定会使用的场景。

说明: 实例在main函数运行前完成构造,不存在多线程竞争问题,但可能造成资源浪费。

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实现方法:

class Singleton { public: static Singleton& getInstance() { return instance; }
Singleton(const Singleton&) = delete;  
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;  

private:
Singleton() = default;
~Singleton() = default;

static Singleton instance;  // 静态成员,在程序启动时构造  

};

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// 定义静态成员
Singleton Singleton::instance;

手动加锁的懒加载(适用于旧版本C++)

在C++11之前,局部静态变量不保证线程安全,可使用互斥锁控制。

注意: 虽然能工作,但不如C++11的局部静态简洁高效,容易出错。

示例代码:

#include

class Singleton {
public:
static Singleton* getInstance() {
if (instance == nullptr) {
std::lockguard<:mutex> lock(mutex);
if (instance == nullptr) {
instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}

Singleton(const Singleton&) = delete;  
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;  

private:
Singleton() = default;
~Singleton() = default;

static Singleton* instance;  
static std::mutex mutex_;  

};

// 静态成员定义
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mutex_;

这种写法需要手动管理内存,建议配合智能指针或添加释放接口。

总结与建议

现代C++中推荐使用“局部静态变量”实现单例,简洁、安全、高效。
  • 优先选择C++11局部静态方式,无需手动加锁
  • 避免使用动态new/delete,减少内存泄漏风险
  • 删除拷贝构造和赋值操作符,防止意外复制
  • 饿汉模式适合初始化简单、必用的场景
  • 多线程环境下慎用手动双重检查锁定

基本上就这些。正确实现单例不复杂,关键是选对方法,兼顾安全与简洁。

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