C 中單例模式

2021-06-22 14:57:29 字數 1757 閱讀 2220

最簡單的單例實現只需要乙個全域性物件:

some_class

the_instance;

some_class *get_instance

()

這個實現簡單到沒什麼可說,它在絕大多數情況下能正常工作,之所以說是「絕大多數」,主要原因是:

2、構造的時間點其實是不確定的,c++標準只要求這個物件在第一次被使用前,它的建構函式會被呼叫,具體實現中的保證甚至還達不到這個強度,絕大部分的實現只能保證main之後

的函式中使用這個物件時,建構函式會被呼叫。

3、這個實現可能會導致你例項化了根本沒用到的單例,因為「用到」這個物件的行為不一定能被c++準確識別,很多實現只是簡單的在main之前按定義的順序呼叫所有全域性物件的建構函式。

所以,既然你在用c++11,那我們就用c++11的新特性來實現這個功能。

在c++11中引入了乙個新的東西叫call_once,配合once_flag,你可以保證乙個函式只會被呼叫一次,有了這個東西,建立乙個單例的程式可以簡化成這樣:

some_class *the_instance;

std::once_flag instance_created;

some_class *get_instance()

);return the_instance;

}

這段程式在多執行緒環境裡也能正常工作,也能處理單例間的依賴,而且不用在意各種os/編譯器規定的各種坑爹初始化次序,任何編譯器,只要它正確實現了c++11標準中的thread部分,就能保證這一點。

單例的銷毀其實也是個挺煩問題,最主要的問題是你很難準確的知道你從什麼時候開始才真得不再用它,乙個簡單的思路是atexit放乙個析構函式在main之後,但是正如你所預料,簡單的實現往往有問題。posix的atexit不是執行緒安全的,你需要用std::atexit才能保證執行緒安全。

但即使是std::atexit也不能正確處理單件之間的依賴,所以我們需要點更精細的辦法,比如引用計數。

引用計數最大的好處是物件的生存期真正的對應於物件的「有效期」,使用引用計數的版本變成了這樣:

std:

:shared_ptr the_instance;

std:

:once_flag instance_created;

std:

:shared_ptr get_instance()

);return the_instance;

}

全域性變數std::shared_ptrthe_instance保證一旦物件建立之後,直到程式結束,它至少有乙個活引用,所以不會提前銷毀;另外任何依賴於它的物件都會導致引用計數增加,所以可以正確的處理依賴性。

當然,這個實現的代價是api介面變成了std::shared_ptr,因為無論是裸指標還是引用,都不能正確的實現引用計數的語義,如果你對此還是不滿意,可以用boehm gc實現乙個相容裸指標和引用的版本。

ps. loadlibrary/dlopen最大的問題就是它們可能會跳過全域性初始化的部分,也就是說,所有「邏輯上」應該在main之前執行的部分有可能根本就不會執行,由此會帶來各種各樣古怪的問題很難在這兒一一詳述,總之,避免全域性物件+loadlibrary/dlopen這種組合會極大的改善你的生活品質。

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