C++完美实现Singleton模式

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Singleton模式是常用的设计模式之一，但是要实现一个真正实用的设计模式却也不是件容易的事情。 1. 标准的实现 class Singleton

{ public: static Singleton * Instance()
       { if( 0== _instance)
              {
                     _instance = new Singleton;
              } return _instance;
       } protected:
       Singleton(void)
       {
       } virtual ~Singleton(void)
       {
       } static Singleton* _instance;
};
       这是教科书上使用的方法。看起来没有什么问题，其实包含很多的问题。下面我们一个一个的解决。 2.         自动垃圾回收
上面的程序必须记住在程序结束的时候，释放内存。为了让它自动的释放内存，我们引入auto_ptr改变它。
#include 
#include  using namespace std; class Singleton
{ public: static Singleton * Instance()
       { if( 0== _instance.get())
              {
                     _instance.reset( new Singleton);
              } return _instance.get();
       } protected:
       Singleton(void)
       {
              cout <<"Create Singleton"<virtual ~Singleton(void)
       {
              cout << "Destroy Singleton"<class auto_ptr; static auto_ptr _instance;
}; //Singleton.cpp auto_ptr Singleton::_instance; 3.         增加模板
在我的一个工程中，有多个的Singleton类，对Singleton类，我都要实现上面这一切，这让我觉得烦死了。于是我想到了模板来完成这些重复的工作。
现在我们要添加本文中最吸引人单件实现： /********************************************************************
    (c) 2003-2005 C2217 Studio
    Module:    Singleton.h
    Author:     Yangjun D.
    Created:    9/3/2005   23:17
    Purpose:    Implement singleton pattern
    History:
*********************************************************************/ #pragma once
 
#include  using namespace std; using namespace C2217::Win32; namespace C2217
{ namespace Pattern
{
template <class T> class Singleton
{ public: static inline T* instance(); private:
       Singleton(void){}
       ~Singleton(void){}
       Singleton(const Singleton&){}
       Singleton & operator= (const Singleton &){} static auto_ptr _instance;
};
 
template <class T>
auto_ptr Singleton::_instance;
 
template <class T>
 inline T* Singleton::instance()
{ if( 0== _instance.get())
       {
              _instance.reset ( new T);
       } return _instance.get();
} //Class that will implement the singleton mode, //must use the macro in it's delare file #define DECLARE_SINGLETON_CLASS( type ) \
       friend class auto_ptr< type >;\
       friend class Singleton< type >;
}
} 4.         线程安全
上面的程序可以适应单线程的程序。但是如果把它用到多线程的程序就会发生问题。主要的问题在于同时执行_instance.reset ( new T); 就会同时产生两个新的对象，然后马上释放一个，这跟Singleton模式的本意不符。所以，你需要更加安全的版本： /********************************************************************
    (c) 2003-2005 C2217 Studio
    Module:    Singleton.h
    Author:     Yangjun D.
    Created:    9/3/2005   23:17
    Purpose:    Implement singleton pattern
    History:
*********************************************************************/ #pragma once
 
#include  using namespace std;
#include "Interlocked.h" using namespace C2217::Win32; namespace C2217
{ namespace Pattern
{
template <class T> class Singleton
{ public: static inline T* instance(); private:
       Singleton(void){}
       ~Singleton(void){}
       Singleton(const Singleton&){}
       Singleton & operator= (const Singleton &){} static auto_ptr _instance; static CResGuard _rs;
};
 
template <class T>
auto_ptr Singleton::_instance;
 
template <class T>
CResGuard Singleton::_rs;
 
template <class T>
 inline T* Singleton::instance()
{ if( 0 == _instance.get() )
       {
              CResGuard::CGuard gd(_rs); if( 0== _instance.get())
              {
                     _instance.reset ( new T);
              }
       } return _instance.get();
} //Class that will implement the singleton mode, //must use the macro in it's delare file #define DECLARE_SINGLETON_CLASS( type ) \
       friend class auto_ptr< type >;\
       friend class Singleton< type >;
}
}
       CresGuard 类主要的功能是线程访问同步,代码如下： /******************************************************************************
Module:  Interlocked.h
Notices: Copyright (c) 2000 Jeffrey Richter
******************************************************************************/ #pragma once ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////  // Instances of this class will be accessed by multiple threads. So, // all members of this class (except the constructor and destructor) // must be thread-safe. class CResGuard { public:
   CResGuard()  { m_lGrdCnt = 0; InitializeCriticalSection(&m_cs); }
   ~CResGuard() { DeleteCriticalSection(&m_cs); } // IsGuarded is used for debugging  BOOL IsGuarded() const { return(m_lGrdCnt > 0); } public: class CGuard { public:
      CGuard(CResGuard& rg) : m_rg(rg) { m_rg.Guard(); };
      ~CGuard() { m_rg.Unguard(); } private:
      CResGuard& m_rg;
   }; private: void Guard()   { EnterCriticalSection(&m_cs); m_lGrdCnt++; } void Unguard() { m_lGrdCnt--; LeaveCriticalSection(&m_cs); } // Guard/Unguard can only be accessed by the nested CGuard class.  friend class CResGuard::CGuard; private:
   CRITICAL_SECTION m_cs; long m_lGrdCnt; // # of EnterCriticalSection calls }; /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 5.         实用方法
比如你有一个需要实现单件模式的类，就应该这样实现： #pragma once
#include "singleton.h" using namespace C2217::Pattern; class ServiceManger
{ public: void Run()
       {
       } private:
       ServiceManger(void)
       {
       } virtual ~ServiceManger(void)
       {
       }
       DECLARE_SINGLETON_CLASS(ServiceManger);
};
 
typedef Singleton SSManger;
 
在使用的时候很简单，跟一般的Singleton实现的方法没有什么不同。 int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
        SSManger::instance()->Run();
}
 
一个简单的Singleton模式的实现，可以看到C++语言背后隐藏的丰富的语意，我希望有人能实现一个更好的Singleton让大家学习。我从一开始实现Singleton类的过程，其实就是我学习C++的过程，越是深入越觉得C++了不起。