C 實現執行緒安全單例類

單例模式是一種非常常用的設計模式，幾乎在稍大的工程專案中都會用到。單例類保證在全域性中只有唯一乙個類的例項物件，並且在類的內部提供了獲取這個唯一例項的介面。在類中，例項化出乙個物件需要呼叫建構函式，為了防止在類的外部呼叫建構函式構造出例項，對類的建構函式就應有所限制，可以將建構函式的訪問許可權設定為private或protected。還要提供乙個訪問例項的介面，在類中定義乙個static函式，返回類內部唯一的例項物件即可。

class singleton
//防拷貝
singleton(const singleton&);
singleton& operator=(const singleton&);
public:
static singleton* getinstance() //宣告乙個靜態型別的介面來獲取例項
return _instance;
}private:
int _a;
//指向例項的指標定義為靜態私有，這樣定義靜態成員函式獲取物件例項
static singleton* _instance;
};singleton* singleton::_instance= null; //初始化靜態成員變數

建構函式能建立乙個例項物件，但是拷貝建構函式和賦值拷貝建構函式同樣可以，所以，可以用防拷貝的方法只宣告不定義，避免了多次建立例項物件。

上面的**，看起來貌似沒有什麼問題，但是若是在多執行緒下，有可能會建立多個singleton例項，所以為了防止這種情況，我們必須保證建立物件的過程時原子操作，則可以考慮加鎖。c++11的mutix標頭檔案中已經提供了lock和unlock,我們可以直接使用。

#include 
class singleton
//防拷貝
singleton(const singleton&);
singleton& operator=(const singleton&);
public:
static singleton* getinstance() //宣告乙個靜態型別的介面來獲取例項
}return _instance;
}void delinstance() //銷毀例項
}private:
int _a;
static singleton* _instance;//宣告乙個靜態成員作為類的例項
static mutex _mtx;//保證執行緒安全的互斥鎖
};singleton* singleton::_instance = null; //初始化靜態成員變數
mutex singleton::_mtx;

以上**中加了互斥鎖，保證了執行緒安全。但也不是絕對安全的，因為加鎖或解鎖會引入新的問題，有可能拋異常或者造成死鎖。解決了執行緒安全，那麼就可以進一步提高效率。在上述**中，可以看到用了兩次判斷，也叫雙檢查機制，這就保證了只在第一次獲取物件時加鎖，避免高併發場景下每次獲取例項物件都進行加鎖，提高了效率。

懶漢模式：在第一次呼叫getinstance的時候才例項化出物件，此後返回的都是該物件。相對餓漢模式而言，複雜，要確保執行緒安全問題，但在各種場景下都適用。

餓漢模式：無論是否需要該類的例項，在程式一開始的時候會產生該類的例項物件，此後返回的都是該物件。由於是在main函式之前建立執行緒，可能會出現不確定問題，適用性受到限制。

上面**實現的是懶漢模式，那麼下邊就實現餓漢模式

namespace hungry
//防拷貝
singleton(const singleton&);
singleton& operator=(const singleton&);
public:
//static singleton& getinstance() 
//static singleton& getinstance() //在類內部建立靜態例項，全域性只此乙份
void delinstance() //銷毀例項
}private:
int _a;
static singleton* _instance;
};singleton* singleton::_instance = null; 
//singleton* singleton::_instance = new singleton();//全域性生成乙個例項物件 
}

指令流水作業時，系統可能會為了提高效率，將執行流的順序打亂，這時候進行外部的檢查時，可能內部的**還沒有完全執行完，但是已經滿足了外部的判斷條件，那麼執行就會出錯。

比如，建立乙個例項物件，正確的執行流是：

1.operator new建立空間

2.呼叫建構函式初始化成員變數

3.賦值

打亂之後的：

1.operator new建立空間

2.賦值

3.呼叫建構函式初始化成員變數

這時候為了避免這種情況，可以使用記憶體屏障memorybarrier，保證其之前和之後的順序流不被打亂。

static singleton* getinstance()
}return _instance;
}

參考：

C 實現執行緒安全單例類

C 執行緒安全的單例類

C 實現執行緒安全的單例模式

實現單例模式的執行緒安全的類

C 實現執行緒安全單例類

C 執行緒安全的單例類

C 實現執行緒安全的單例模式

實現單例模式的執行緒安全的類

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