C 單例模式

常見的設計模式：

介面卡模式、迭代器模式、工廠模式、單例模式、生成器模式、裝飾器模式、門面模式、**模式、橋接模式

介面卡模式

在之前學習棧和佇列時，我們發現棧和佇列的底層，並非自己實現，而是通過呼叫棧和佇列（庫中預設是雙端佇列）來實現的；以棧為例：我們在使用時不在乎，棧的底層實現，只要它能夠滿足尾插和尾刪即可。通過這種方法，更好的體現了stl庫的良好的復用性

迭代器模式

迭代器是stl庫中演算法和容器的紐帶，使用迭代器便可以用同一種方法對不同的容器進行訪問；迭代器類似與指標。迭代器的存在很好的保護了，物件導向的封裝性，減少了使用成本。

假如在沒有迭代器的情況下，如果要訪問紅黑樹的某乙個結點時，就必須滿足以下條件：

1、必須把其根節點暴露出來（這樣破壞了其的封裝性）

2、樹的訪問往往是通過遍歷來實現，不能直接訪問某個結點

3、要訪問某個結點，必須了解其底層實現（學習成本太大，不夠方便）

乙個類始終只能建立乙個例項，則這個類被稱為單例類，這種模式就被稱為單例模式。(執行緒安全且高效)

方法一、不考慮執行緒安全

#define _crt_secure_no_warnin  1
#pragma once
class singleton
return _inst;
}	void print()
private:
singleton()  //必須自己定義建構函式，且設為私有
:_a(0)     //1.防止呼叫預設的建構函式  2、防止利用建構函式建立物件
singleton(const singleton&); //防拷貝，只宣告不定義
singleton& operator=(const singleton&);   //防止進行深淺拷貝
private:
int _a; 
static singleton* _inst;   //靜態變數全域性只存乙份 ，此處的變數可以是 threadpool memorypool
};singleton* singleton:: _inst = null; //靜態變數必須在類外面，進行初始化

注意：

單例類的名字可以根據實際使用適當的名字，而非只能使用singleton；

單例類中的變數可以是執行緒池、記憶體池等（全域性只有乙份）等；

賦值運算子的過載不一定要設為私有，只在在一些情況下會存在深淺拷貝問題，因此最好設為私有；

方法二、考慮執行緒安全

上面所實現的單例類，在多執行緒的情況下，會出現執行緒安全問題

主要是由於下面的**引起：

static singleton* getinstance()  
return _inst;
}

在多核情況下：

當多個執行緒同時執行這段**時，每個執行緒都建立了乙個物件；這樣便不是全域性唯一的例項物件了；

在只有乙個cpu 的情況下：

說明：每乙個被cpu排程的執行緒，只能在時間片內執行；

由於以上**不是原子的，假設有兩個執行緒執行上述**：

首先執行緒一被排程：在執行完 if(_inst == null) ，時間片用完了；這時執行緒二被排程：在執行完 new singleton ，時間片用完了；執行緒一被再次排程，會執行 _inst = new singleton ，那麼此時執行緒一建立了乙個物件，並且執行緒二建立的物件被丟棄了，這時出現了問題。

普通版：

class singleton
_mtx.unlock();//解鎖
return _inst;
}	void print()
private:
singleton()  
:_a(0)     
singleton(const singleton&); 
singleton& operator=(const singleton&);   
private:
int _a; 
static singleton* _inst;   
static mutex _mtx; //只有乙個鎖
};mutex singleton::_mtx ;//呼叫mutex的建構函式
singleton* singleton:: _inst = null;

上面所實現的單例類，存在一定的缺陷。如果在鎖之間的**出現異常時，便會導致沒有解鎖，導致大量的執行緒阻塞在_mtx.lock() 處，進而可能會出現死鎖。出現死鎖便是很危險的事情。可以對鎖資源，利用raii思想來解決此問題。

raii：資源獲得即初始化，資源在建構函式時初始化，自動呼叫析構函式，釋放資源。

class lock()
~lock()
private:
mutex& _mtx;  //保證只有一把鎖
}

優化版：

class singleton
return _inst;
}	void print()
private:
singleton()  
:_a(0)     
singleton(const singleton&); 
singleton& operator=(const singleton&);   
private:
int _a; 
static singleton* _inst;   
static mutex _mtx;  
};mutex singleton::_mtx ; 
singleton* singleton:: _inst = null;

注意：

1.此處可以自己通過raii思想實現乙個鎖，在c++11中提供了lock_guard類，也可以實現自動釋放

方法三、考慮安全和效率

方法二雖然解決了執行緒安全，但並不高效。

高效版：

class singleton
}		return _inst;
}	void print()
private:
singleton()  
:_a(0)     
singleton(const singleton&); 
singleton& operator=(const singleton&);   
private:
int _a; 
static singleton* _inst;   
static mutex _mtx;  //只有乙個鎖
};mutex singleton::_mtx ; //呼叫mutex的建構函式
singleton* singleton:: _inst = null;

單例模式分類：

由分類可知：上面的單列模式都屬於懶漢模式。

餓漢模式：

class singleton
void print()
private:
singleton()  
:_a(0)     
singleton(const singleton&); 
singleton& operator=(const singleton&);
static singleton* _inst = new singleton;  
private:
int _a;  
static mutex _mtx; 
};mutex singleton::_mtx ;

比較：

懶漢模式：相對複雜，但在各種場景下都使用；

餓漢模式：簡結，但適用性有限制例如：動態庫：只有在執行時才載入

C 單例模式

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C 單例模式

C 單例模式

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