单件模式【C++】【转载】

单例模式也称为单件模式、单子模式。使用单例模式，保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点，该实例被所有程序模块共享。有很多地方需要这样的功能模块，如系统的日志输出等。

单例模式有许多种实现方法，在C++中，甚至可以直接用一个全局变量做到这一点，但这样的代码显得很不优雅。《设计模式》一书中给出了一种很不错的实现，定义一个单例类，使用类的私有静态指针变量指向类的唯一实例，并用一个公有静态方法获取该实例。如下面的类定义：
[align=left]class CSingleton:[/align]
[align=left]{[/align]
//
其它成员
[align=left]public:[/align]
[align=left] static CSingleton * GetInstance()[/align]
[align=left] {[/align]

if (m_pInstance == NULL)
m_pInstance =
new CSingleton();

return m_pInstance;
[align=left] }[/align]
[align=left]private:[/align]
[align=left] CSingleton(){};[/align]
[align=left] static CSingleton * m_pInstance;[/align]
}
单例类CSingleton有以下特征：
?
它有一个指唯一实例的静态指针m_pInstance，并且是私有的。
?
它有一个公有的函数，可以获取这个唯一的实例，并在需要的时候创建该实例。
?
它的构造函数是私有的，这样就不能从别处创建该类的实例。
大多时候，这样的实现都不会出现问题。有经验的读者可能会问，m_pInstance指向的空间什么时候释放呢？更严重的问题是，这个实例的析构操作什么时候执行？

如果在类的析构行为中有必须的操作，比如关闭文件，释放外部资源，那么上面所示的代码无法实现这个要求。我们需要一种方法，正常地删除该实例。

可以在程序结束时调用GetInstance并对返回的指针调用delete操作。这样做可以实现功能，但是不仅很丑陋，而且容易出错。因为这样的附加代码很容易被忘记，而且也很难保证在delete之后，没有代码再调用GetInstance函数。
一个妥善的方法是让这个类自己知道在合适的时候把自己删除。或者说把删除自己的操作挂在系统中的某个合适的点上，使其在恰当的时候自动被执行。
我们知道，程序在结束的时候，系统会自动析构所有的全局变量。事实上，系统也会析构所 有的类的静态成员变量，就像这些静态成员也是全局变量一样。利用这个特征，我们可以在单例类中定义一个这样的静态成员变量，而它的唯一工作就是在析构函数 中删除单例类的实例。如下面的代码中的CGarbo类（Garbo意为垃圾工人）：
[align=left]class CSingleton:[/align]
[align=left]{[/align]
//
其它成员
[align=left]public:[/align]
[align=left] static CSingleton * GetInstance(){。。。}[/align]
[align=left]private:[/align]
[align=left] CSingleton(){};[/align]
[align=left] static CSingleton * m_pInstance;[/align]
class CGarbo
// 它的唯一工作就是在析构函数中删除CSingleton的实例
[align=left] {[/align]
[align=left] public:[/align]
[align=left] ~CGarbo()[/align]
[align=left] {[/align]

if (CSingleton::m_pInstance)

delete CSingleton::m_pInstance;
[align=left] }[/align]
[align=left] }; [/align]
static CGarbo Garbo;
// 定义一个静态成员，在程序结束时，系统会调用它的析构函数
}
类CGarbo被定义为CSingleton的私有内嵌类，以防该类被在其它地方滥用。
在程序运行结束时，系统会调用CSingleton的静态成员Garbo的析构函数，该析构函数会删除单例的唯一实例。
使用这种方法释放单例对象有以下特征：
?
在单例类内部定义专有的嵌套类。
?
在单例类内定义私有的专门用于释放的静态成员。
?
利用程序在结束时析构全局变量的特性，选择最终的释放时机。
?
使用单例的代码不需要任何操作，不必关心对象的释放。
Singleton模式是设计模式中最简单的模式，很多人学习设计模式都是从这个模式开始学习的，但是该模式仍然有许多细节往往被大家忽略。

一、 Singleton模式的作用

Singleton模式提供了一个全局唯一访问类的方法，它在整个程序中只有一个实例，不允许出现多个。作用类似于全局变量。但是全局变量的类型依然可以实例化多个对象，从而不能保证唯一性，所以必须采用Singleton模式。

程序中经常将某种管理类，以Singleton模式实现，比如资源管理、路径服务、网络访问处理，这些在整个程序中都应该只有一个实例。

二、 Singleton模式的要点

要点1：Singleton类的构造函数必须是非Public的(及Private或Protected), 从而避免外部实例化该对象；

要点2：自己实例化自己;

要点3: Singleton类必须提供一个访问自己的接口(靠static声明的函数访问);

三、Singleton模式的2种方式

1. 懒汉式

class Singleton

...{

private:

Singleton()...{}

~Singleton()...{}

public:

static Singleton& GetSingleton()

... {

static Singleton s_instance;

return s_instance;

}

void DoSomething()

... {

std::cout << "Singleton Do Something!";

}

};

解析：之所以称为懒汉式，是因为使用该类的时候啥都不管，不管他的初始化，也不管他的释放，用的时候就Singleton::GetSingleton().Func()就行了;

第一次调用该类的静态方法GetSingleton()的时候，进行实例化；由于声明的变量是static的，所以会在全局/静态空间一直保持该变量，以 后使用执行该方法的时候都不会再有构造发生，从而保证了唯一性。同时由于static变量是在全局空间，当程序结束的时候，他会自动释放；

懒汉式还有一种实现方式:

class Singleton

{

private:

Singleton() {}

~Singleton(){}

static Singleton* s_instance;

public:

static Singleton* GetSingleton()

{

if ( !s_instance)

{

s_instance = new Singleton();

}

return s_instance;

}

void DoSomething()

{

std::cout << "Singleton Do Something!";

}

void Release()

{

If( s_instance)

{

delete s_instance;

s_instance = NULL;

}

}

};

Singleton* Singleton::s_instance = NULL;

解析：这种方式由于是new出来的，对象是存储在栈空间中的，所以使用完后需要delete掉，通常提供一个Release()的方法，在不使用该类得时候释放掉他。由于需要手动释放，所以我一般不采用该方式；

2. 开关式

以上两种方法的初始化方式称为lazy initialization，及是在第一次需要实例的时候才创建类的实例，对于初始化过程比较简单的类，可以使用以上方式，对于初始化过程比较麻烦、占 用资源比较多的类，则应该在程序初始化的时候就实例化该类，不需要的时候就释放。以下是经常采用的方式：

class Singleton

{

private:

Singleton()

{

}

~Singleton(){}

static Singleton* s_instance;

static bool s_bOpen;

public:

static void Open()

{

if ( (s_bOpen == false) && (s_instance == NULL))

{

s_instance = new Singleton();

}

}

static void Close()

{

if ( s_bOpen && s_instance)

{

delete s_instance;

s_instance = NULL;

}

}

static Singleton* GetSingleton()

{

Singleton* tempInstance = NULL;

if ( s_bOpen)

{

if ( s_instance)

{

tempInstance = s_instance;

}

}

else

{

assert( false && "Singleton is not open");

}

return s_instance;

}

void DoSomething()

{

std::cout << "Singleton Do Something!";

}

};

Singleton* Singleton::s_instance = NULL;

bool Singleton::s_bOpen = false;