C++設計模式之Singleton

一、功能 保證一個類僅有一個實例。 三、優缺點Singleton模式是做爲"全局變量"的替代品出現的。所以它具有全局變量的特點:全局可見、貫穿應用程序的整個生命期,它也具有全局變量不具備的性質:同類型的對象實例只可能有一個。

四、實現

教科書上的Singleton定義如下:

class Singleton

{

public:

static Singleton* Instance() ;

protected:

Singleton() {}

private:

static Singleton *_instance ;

Singleton(const Singleton&) ;

Singleton& operator=(const Singleton&) ;

} ;

Singleton* Singleton::_instance = NULL ;

Singleton* Singleton::Instance()

{

(_instance == NULL) ? _instance = new Singleton() : 0 ; //lazy initialization

return _instance ;

}

(1)因爲返回的是指針,爲防止用戶調用delete函數,可把static Singleton *_instance;改爲在Instance()中定義static Singleton _instance。這樣顯然更安全,同時也具有lazy initialization的特性(即第一次訪問時才創建)。

(2)假設需要從Singleton派生子類,而子類也需要有同樣的性質,既只能創建一個實例。我覺得,這很難辦。根本原因在于Instance()函數不是虛函數,不具有多態的性質。一種常用方法是把Instance()函數移到子類中,這時就只能用static Singleton *_instance,而不能用static Singleton _instance了,除非把_instance也要移到子類,無論怎麽做都不優雅。另一種方法是用模板。具體用什麽方法,只能根據實際情況權衡。

五、示例代碼

(1)沒子類的情況

namespace DesignPattern_Singleton

{

class Singleton

{

public:

static Singleton* Instance() { static Singleton _instance ; return &_instance ; }

protected:

Singleton() {}

private:

Singleton(const Singleton&) ;

Singleton& operator=(const Singleton&) ;

} ;

}

客戶端代碼:

{

using namespace DesignPattern_Singleton ;

Singleton *p = Singleton::Instance() ;

......

}

(2)有子類的情況

方法一:

namespace DesignPattern_Singleton

{

// class Singleton

class Singleton

{

protected:

Singleton() {}

static Singleton *_instance ;

private:

Singleton(const Singleton&) ;

Singleton& operator=(const Singleton&) ;

} ;

Singleton* Singleton::_instance = NULL ;

// class ConcreteSingleton

class ConcreteSingleton : public Singleton

{

public:

static Singleton* Instance() ;

protected:

ConcreteSingleton() {}

} ;

Singleton* ConcreteSingleton::Instance()

{

(_instance == NULL) ? _instance = new ConcreteSingleton() : 0 ;

return _instance ;

}

}

客戶端代碼:

{

using namespace DesignPattern_Singleton ;

Singleton *p = ConcreteSingleton::Instance() ;

}

方法二:

namespace DesignPattern_Singleton

{

// class Singleton

class Singleton

{

protected:

Singleton() {}

private:

Singleton(const Singleton&) ;

Singleton& operator=(const Singleton&) ;

} ;

// class ConcreteSingleton

class ConcreteSingleton : public Singleton

{

public:

static Singleton* Instance() { static ConcreteSingleton _instance ; return &_instance ; }

protected:

ConcreteSingleton() {}

} ;

}

客戶端代碼:

{

using namespace DesignPattern_Singleton ;

Singleton *p = ConcreteSingleton::Instance() ;

}

方法三:

namespace DesignPattern_Singleton

{

template < class T >

class Singleton

{

public:

static T* Instance() { static T _instance ; return &_instance ; }

protected:

Singleton() {}

private:

Singleton(const Singleton &) ;

Singleton& operator=(const Singleton&) ;

} ;

class ConcreteSingleton : public Singleton< ConcreteSingleton > {} ;

}

客戶端代碼

{

using namespace DesignPattern_Singleton ;

ConcreteSingleton *p = ConcreteSingleton::Instance() ;

}

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