C++的单例模式-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了C++的单例模式。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

忘记之前有没有写过单例模式了。
再记录一下：
我使用的代码：

#ifndef SINGLETON_MACRO_HPP
#define SINGLETON_MACRO_HPP

#define SINGLETON_DECL(class_name) \
public: \
    static class_name& instance() { \
        static class_name s_instance; \
        return s_instance; \
    } \
private: \
    class_name();\
    class_name(const class_name&) = delete; \
    class_name& operator=(const class_name&) = delete;

#endif // SINGLETON_MACRO_HPP

双锁单例：

#include <iostream>
#include <mutex>

class Singleton {
private:
    static Singleton* instance;
    static std::mutex mtx;

    // 私有化构造函数，确保不能在类外部进行实例化
    Singleton() {}

public:
    // 删除复制构造函数和复制赋值操作符
    Singleton(const Singleton& other) = delete;
    Singleton& operator=(const Singleton& other) = delete;

    static Singleton* getInstance() {
        if (instance == nullptr) { // 判断实例是否已经被创建，提高效率
            std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 锁定
            if (instance == nullptr) { // 再次检查，以确保线程安全
                instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
};

// 初始化静态成员
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mtx;

int main() {
    Singleton* s1 = Singleton::getInstance();
    Singleton* s2 = Singleton::getInstance();

    if (s1 == s2) {
        std::cout << "Both instances are identical." << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Instances are different." << std::endl;
    }

    return 0;
}

单例模式的不同实现方式各有优缺点

双检锁（Double Checked Locking）：

优点：
线程安全。
在实例已经被创建之后，直接返回实例，避免了每次获取实例时都需要获取锁的开销。
缺点：
代码相对复杂。
在某些老的编译器或硬件架构上，双检锁可能无法正常工作，可能需要内存屏障或其他同步机制。

静态局部变量（Meyers’ Singleton）：

class Singleton {
public:
    static Singleton& getInstance() {
        static Singleton instance;
        return instance;
    }
private:
    Singleton() {}
};

优点：
线程安全（在 C++11 及以后的版本中）。
代码简单、清晰。
延迟初始化：只有在首次调用 getInstance 时，实例才会被创建。
缺点：
对于老的 C++ 标准（C++11 之前），这种方法可能不是线程安全的。

饿汉式：

class Singleton {
private:
    static Singleton instance;
    Singleton() {}
public:
    static Singleton& getInstance() {
        return instance;
    }
};

优点：
线程安全，因为实例在程序开始时就已经被初始化。
代码简单。
缺点：
实例在程序开始时就被创建，即使它从未被使用，可能会导致不必要的资源占用或初始化开销。

懒汉式（简单）：

class Singleton {
private:
    static Singleton* instance;
    Singleton() {}
public:
    static Singleton* getInstance() {
        if (!instance) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
};