Singleton模式的C++实现研究

2012/6/13 11:47:00  请友读忠(更多)  E界MRP开发下载网  473阅

Singleton（单件）模式是一种很常用的设计模式。《Design Patterns》对它作的定义为：Ensure a class only has one instance, * provide a global point of access to it. 也就是说单件类在整个应用程序的生命周期中只能有一个实例存在，使用者通过一个全局的访问点来访问该实例。这是Singleton的两个最基本的特征，也是在实现的时候首先应该考虑的。Singleton的应用很广，它可以典型的被用来表示那些本性上具有唯一特性的系统组件，如数据库访问组件等。这一点在《Design Patterns》上有详细说明，在此就不细说了。 实现Singleton有很多途径，但都离不开两条最基本的原则。首先，要使得Singleton只有一个全局唯一的实例，我们通常的做法是将它的构造函数和拷贝构造函数私有化。再者，Singleton的全局唯一实例通常是一个static变量，这一点利用了语言的内在优势。本文给出的几种实现都比较简单，容易理解。在通常的情况下，它们足以满足要求。但缺点也是不可避免，以下我们逐一分析。 一、基于模板函数的实现 先看实现代码： class MySingleton1 { private: MySingleton1(){ cout friend T& GetInstanceRef(); public: “MySingleton1(){ cout T& GetInstanceRef() //返回全局唯一对象的一个引用 { static T _instance; return _instance; } template T* GetInstancePtr() //返回全局唯一对象的指针 { return &GetInstanceRef(); } 上面的代码中，MySingleton1是需要单实例化的类。下面的模板函数template T& GetInstanceRef()返回该类的唯一实例（静态变量_instance）的一个引用，另一个模板函数调用它返回该实例的指针。我们可以注意到以下几点： 1． MySingleton1的构造函数私有，防止了程序员随意构造它的实例。 2． 同样，拷贝构造函数MySingleton1(const MySingleton1&)也被声明为私有。 3． 全局的模板函数template T& GetInstanceRef()是MySingleton1的友元。因为MySingleton1的构造函数已经声明为私有，为了让GetInstanceRef能顺利的构造静态变量_instance，我们不得不将它声明为MySingleton1的友元函数。 这样，我们的类MySingleton1就具有了Singleton特性了，而全局访问点就是两个模板函数。测试代码如下： MySingleton1* myobj1; myobj1 = GetInstancePtr(); myobj1->DoSomething(); GetInstanceRef().DoSomething(); 下面我们分析这种实现的缺点。由于模板函数GetInstanceRef被特化后要访问MySingleton1，它的声明必须在类（MySingleton1）声明之后（区分声明与实现），这与我们通常的使用方式不合。虽然它在其它方面表现的比较良好，但就这一个缺点已经使我不会再想使用它了。来看第二种可以实际使用的实现。 二、基于模板类的实现 这种实现的基本思路是，做一个类让它来负责提供Singleton对象的生成与访问。由于它要构造Singleton对象，所以让它成为一个友元是理所当然的。下面看看实现代码： template class SingletonWraper { public: static T& GetInstanceRef() { static T _instance; return _instance; } static const T& GetInstanceConst() { return GetInstanceRef(); } static T* GetInstancePtr() { return &GetInstanceRef(); } }; #define DEFINE_SINGLETON(ClassName); \ public: \ friend class SingletonWraper; \