單例模式簡介以及C 版本的實現

本篇博文主要內容參考 c++的單例模式一文，在此，為原作者耐心細緻的分析講解，表示感謝。本文將結合此篇文章，給出自己做實驗後的理解以及**，作為今天學習的小結。

單例模式，它的意圖是保證乙個類僅擁有乙個例項，並在對外提供乙個全域性訪問點，該例項被所有模組共享。這種模式的應用範圍很廣，比如系統日誌輸出，作業系統的視窗管理器，pc連線的鍵盤等等。

單例模式是一種設計模式，它的具體實現和各種語言特性有關，這裡主要介紹在c++上面的實現，測試平台為win7 64位，vs2010開發環境。

根據參考博文中的例子，在此先列舉一下各種實現策略，以下均以csingleton為類名來舉例。

1. 使用乙個全域性物件，比如就叫csingleton g_instance，優點是訪問方便，缺點是不能保證此類物件唯一，除了全域性物件外，還能夠建立csingleton的區域性例項。

2. 使用類的靜態成員變數，此變數為私有的靜態成員指標，如static csingleton1 *m_pinstance;此時，需要考慮讓類自己在合適的時候釋放掉此成員指標所指向的內容。

3. 使用類的靜態成員變數，此變數為私有的靜態成員，如static csingleton1 m_pinstance;

在給出**前，要說明幾個知識點：

1. 類的靜態成員（包括成員變數和成員函式），屬於類自身，所有例項物件均共享同一副本。

2. 靜態成員初始化操作在進入main函式之前，就已經分配空間並且完成初始化。靜態成員變數必須在類體外初始化，通過類似 csingleton1* csingleton::m_pinstance = null的方式來定義初始化數值。如果不初始化，那麼此成員就不會被分配空間，也就不會在類中存在。

4. 靜態成員在程式退出main函式後，會轉到crt類函式的清理中，完成程式靜態變數、類的析構函式等資源釋放的呼叫，具體細節就無需考慮，只需要知道退出main函式還需要做清理工作就行。

3. 宣告在類內部的類，成為巢狀類，它一般用來宣告只在類內部使用的類。如果一定要在外部使用，需要加域解析符::

好了，基本鋪墊完成，開始碼**，先從簡單開始。

靜態類變數方式，起先可以是類的成員變數，但需要在外部進行初始化,不優雅。其實，在類的靜態成員函式中宣告靜態區域性類變數，是一種更簡潔的方法。

class csingleton  
csingleton(const csingleton &); 
csingleton & operator = (const csingleton &); 
public: 
static csingleton & getinstance() 
};

靜態類指標方式：這種方式實現，因為有分配空間，所以需要考慮的東西比較多。參考c++的單例模式一文中的**，下面給出經過親身實踐後，無記憶體洩露的**。重要的地方，都寫上了注釋，便於大家理解。

// singlethon.cpp : 定義控制台應用程式的入口點。

#include

#include

using
namespace std;

//用於開啟crt 記憶體洩露檢測問題

#define _crtdbg_map_alloc

#include

#include

//多執行緒保護鎖類

class lock

lock(const lock&){};

lock& operator=(const lock&){};

public:

lock(critical_section cs):m_cs(cs)

void startlock()

void stoplock()

~lock()

};

//自己仿照參考，實現乙個單例模式

class singlethon

;                        //禁止間接宣告 singlethon single2(*(singlethon::getinstance()));

//      或者   singlethon single2 = (*(singlethon::getinstance()));

singlethon& operator=(const singlethon&){};        //禁止賦值操作     singlethon single;single = *(singlethon::getinstance());

static singlethon* m_pinstance;

static cgarbo garbo;        //靜態成員變數，程式結束時，系統自動呼叫它的析構函式

static critical_section cs;

public:

static singlethon* getinstance();

~singlethon()

};

//以下三句話，缺一不可

singlethon::cgarbo singlethon::garbo;

singlethon* singlethon::m_pinstance = null;

singlethon* singlethon::getinstance()

lock.stoplock();

}    //正常退出或者異常丟擲，這裡都會自動呼叫lock的析構函式，因為lock的作用域是區域性的

return m_pinstance;

int main()

上述**有幾個地方要詳細解析一下：

1. 在釋放類的時候，如果類中有動態變數成員，一般要先釋放其中的內容，然後在呼叫析構函式釋放類本身的空間。類似的，比如在vectorarray,如果直接array.clear,其中，分配的記憶體空間就會洩露，正確的方法是，先釋放掉分配的內容，然後清空空間。

for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it ++) 
if (null != *it) 
v.clear();

2. 上述**定義了乙個鎖類，封裝了臨界區的相關操作，作為資源管理類，內部有臨界區變數，作為多執行緒安全的保證。區域性資源管理類變數使得，當異常發生時，也能呼叫析構函式，釋放臨界區資源

3. 在進行判斷時，判斷了兩次，提高效率。因為該方法呼叫第一次就產生例項，而pinstance == null 大部分情況下都為false，如果只判斷一次，那麼每次獲取例項前都需要加鎖，效率太低。

4. 定義乙個巢狀類，和對應的靜態區域性變數，這樣，當整個單例釋放之前，就可以通過它來找到單例指標，然後delete掉他，這樣就不會有記憶體洩露傳送了。

5. 使用crt類函式的記憶體洩露檢測功能，方便檢視除錯。

ok！讀者可以在各個構造和析構函式中間加上端點，也可以嘗試注釋掉cgarbo的析構函式除錯，看看有沒有記憶體洩露。

好久沒有更新文章，這段時間工作很忙，忙不可怕，可怕的是沒有目的、沒用動機的忙。