设计模式C++描述----01.单例(Singleton)模式

一.概念

单例模式：其意图是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。

class CSingleton
{
//公有的静态方法，来获取该实例
public:
static CSingleton* GetInstance()
{
    if ( m_pInstance == NULL )  //判断是否第一次调用
        m_pInstance = new CSingleton();

    return m_pInstance;
}

//私有构造函数，防止实例化
private:
    CSingleton(){};


//私有静态指针变量，指向类的唯一实例
private:
    static CSingleton * m_pInstance; //声明一个静态成员
};

CSingleton* CSingleton::m_pInstance = NULL; //定义并初始化静态数据成员

int main()
{
    CSingleton* ps1 = CSingleton::GetInstance();
    CSingleton* ps2 = CSingleton::GetInstance();
    CSingleton* ps3 = ps1->GetInstance();
    CSingleton & ps4 = * CSingleton :: GetInstance();

    if (ps1 == ps2)
    {
        cout<< "ps1 = ps2"<<endl;
    }

    if (ps1 == ps3)
    {
        cout<< "ps1 = ps3"<<endl;
    }

    if (&ps4 == ps1)
    {
        cout<< "ps1 = ps4"<<endl;
    }

    return 0;
}

单例模式通过类本身来管理其唯一实例，唯一的实例是类的一个普通对象，但设计这个类时，让它只能创建一个实例并提供对此实例的全局访问。

用户访问唯一实例的方法只有 GetInstance() 成员函数。如果不通过这个函数，任何创建实例的尝试都将失败，因为类的构造函数是私有的。

有一点要注意：一定要加上 CSingleton* CSingleton::m_pInstance = NULL; 这一句，不然的话编译会出错，因为这一句才是变量定义。

二.单例类CSingleton 有以下特征

它有一个指向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，并且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。

三.存在的问题

1.m_pInstance 指向的空间什么时候释放呢？

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，那么上面的代码无法实现这个要求。我们需要一种方法，正常的删除该实例。

不合理的解决方法：

在程序结束时调用 GetInstance()，并对返回的指针掉用 delete操作。这样做可以实现功能，但不仅很丑陋，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。也就是说释放操作由使用者来管理，而不是由类本身来管理，这违背了类的单一职责的原则，这是不合理的。

2. 该实例的析构函数什么时候执行？

上面的类里为什么没有析构函数，其实即便你加上析构函数也是可以的，但是这个析构函数不会被执行的。因为你的实例是 new 出来的，所以只有 delete 时，才会调用析构函数，但是在哪里调用 delete 呢！？这又回到了上面的问题。

一种妥善的方法：

class CSingleton
{
public:
    static CSingleton* GetInstance()
    {
        static CSingleton instance; //静态局部变量

        return &instance;
    }

private:

    CSingleton() {}; //构造函数

};

局部静态对象实例 instance 是第一次调用 GetInstance() 时被构造，一直保持活动状态直到应用程序终止，与动态分配对象不同，静态对象当应用程序终止时被自动销毁掉，所以就不必再手动销毁实例了。

当然这里，可以加上析构函数来处理你想要的操作。

这样做的要点有以下几点：

1. 静态变量在内存中只有一份，从而保证了单例模式中单一实例的要求。

2. 静态变量在程序终止时会被自动销毁，从而保证了空间正常释放。