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分类: C/C++

2013-05-22 18:12:07

C++编程语言是一个应用广泛的计算机应用语言,它功能强大,在一定程度上大大提高了程 序开发效率。C++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。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:

?
class CSingleton:
{
    // 其它成员
public:
    static CSingleton * GetInstance()
    {
        if (m_pInstance == NULL) 
            m_pInstance = new CSingleton();
        return m_pInstance; 
    }
private:
    CSingleton(){};
    static CSingleton * m_pInstance;
};

C++单例模式类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):

?
class CSingleton:
{
    // 其它成员 
public: 
    static CSingleton * GetInstance() 
private: 
    CSingleton(){}; 
    static CSingleton * m_pInstance; 
    class CGarbo // 它的唯一工作就是在析构函数中删除CSingleton的实例 
    {
    public:
        ~CGarbo()
        { 
            if (CSingleton::m_pInstance)
                delete CSingleton::m_pInstance;
        }
    };
    static CGarbo Garbo; // 声明一个静态成员,在程序结束时,系统会调用它的析构函数,注意这里仅仅是声明,还需要在相应的cpp文件中对静态成员进行定义哦。
};

静态成员定义(cpp文件):
CSingleton* CSingleton::m_pInstance = NULL;
CSingleton::CGarbo CSingleton::Garbo;   //这个很重要

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C++单例模式对象有以下特征:

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C++单例模式的代码不需要任何操作,不必关心对象的释放。

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