C Singleton設計模式思考

先說重點，我覺得網上很多文章的singleton實現都有些老。

我認為只需要這麼寫。

class singleton1
public:
static singleton1& get_instance()
};

singleton模式的核心特點就是把建構函式設為私有。這樣就能保證沒有例項能被建立。那如何僅建立乙個例項呢？在類內（類外其實也行）寫個get_instance()函式，這個函式必須是靜態的（類外不必），因為它在類內，類內只有靜態的（成員函式或成員變數）才會被類所共享，什麼叫共享？你用這個類建立多個例項，每個例項的成員變數或者成員函式都是屬於自己例項的。再簡單點舉個例子：

class a
static void c()	};
int main()

舉的是成員函式的例子，成員變數也是同理。那麼繼續說，靜態get_instance（）方法中建立乙個靜態例項，靜態例項保證這個例項永遠只有乙個。那到底是如何保證的呢？這就需要涉及記憶體分配了（詳見這篇部落格）。get_instance()方法返回引用，在能使用引用的情況下盡量避免使用指標，引用與指標最大的區別在於引用不能為空，乙個引用必然有它引用的物件，但乙個指標可以為空，空指標總會給人不好的聯想，但在這個例子中好像並無大礙，第二大區別就是引用宣告的同時就必須得定義，並且它將不能更改引用其他的物件。（這兩大特點其實很好理解，因為建立乙個引用實際上就是為乙個物件建立乙個別名。）

這兩個區別好像都不足以說服你在實現singleton中引用比指標好在**，那你在想想如果用指標來實現，大概應該是這樣吧

class singleton2
public:
static singleton2* get_instance()
return p;
}};

你或許突然想到了問題所在：光從freestore中new了記憶體，沒有delete掉啊?。這就需要再寫個destroy方法，在其中delete。然後在真正使用這個singleton例項時，使用後最後還得呼叫個destroy，忘記呼叫了就會導致記憶體洩漏。這就是真正的麻煩所在。而且new還是從自由儲存區上分配的，比從棧上分配速度慢，何苦用哉。那為什麼還是有的文章中這麼用了呢（據說好像設計模式書裡也是這麼用的）。我想原因或許是考慮到多執行緒了吧。在多執行緒併發條件下，各個執行緒都會認為自己是第乙個遇見static的「人」，並爭搶著初始化，會導致data race。所以你就不能在get_instance方法中靠建構函式直接static乙個例項，而是需要保護初始化過程。

有的文章中保護的方式還用到了聲名狼藉的double check lock（《c++併發程式設計實戰》）

雙重檢驗鎖是一種不好的方式，其實這些我也都是從這本書上才知道的。它潛在著一種競爭關係詳見這篇文章。跳過所有細節，我要說的重點就是

c++11以後的編譯器在多執行緒的情況下使用static不會產生race condition。

初始化及定義完全在乙個執行緒中發生，並且沒有其他執行緒可在初始化完成前對其進行處理。《c++併發程式設計實戰》

也就是說根本不需要保護資料的初始化過程，按我最初給的**那麼寫就行。如果以後真的需要用到相同的singleton但是需要多種不同的型別，填個template就完了，要是還需要繼承（真的會需要繼承麼）就把建構函式放protected裡就完了。

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