C++單例模式基礎內容詳解

C++編程語言是一個應用廣泛的計算機應用語言，它功能強大，在一定程度上大大提高了程序開發效率。C++單例模式也稱為單件模式、單子模式。使用單例模式，保證一個類僅有一個實例，並提供一個訪問它的全局訪問點，該實例被所有程序模塊共享。有很多地方需要這樣的功能模塊，如系統的日志輸出等。

單例模式有許多種實現方法，在C++中，甚至可以直接用一個全局變量做到這一點，但這樣的代碼顯得很不優雅。定義一個單例類，使用類的私有靜態指針變量指向類的唯一實例，並用一個公有靜態方法獲取該實例。如下面的類定義：

class CSingleton:  
{  
// 其它成員  
public:  
static CSingleton * GetInstance()  
{  
if (m_pInstance == NULL)  
m_pInstance = new CSingleton();  
return m_pInstance;  
}  
private:  
CSingleton(){};  
static CSingleton * m_pInstance;  
} 

C++單例模式類CSingleton有以下特征：

• C++函數重載通過C語言實現
• C++多態覆蓋相關問題解疑
• C++流式文件操作內容概覽
• C++ strtok()實現功能分析
• C++ TinyXml應用方式解讀

它有一個指唯一實例的靜態指針m_pInstance，並且是私有的。

它有一個公有的函數，可以獲取這個唯一的實例，並在需要的時候創建該實例。

它的構造函數是私有的，這樣就不能從別處創建該類的實例。

大多時候，這樣的實現都不會出現問題。有經驗的讀者可能會問，m_pInstance指向的空間什麼時候釋放呢？更嚴重的問題是，這個實例的析構操作什麼時候執行？

如果在類的析構行為中有必須的操作，比如關閉文件，釋放外部資源，那麼上面所示的代碼無法實現這個要求。我們需要一種方法，正常地刪除該實例。

可以在程序結束時調用GetInstance並對返回的指針調用delete操作。這樣做可以實現功能，但是不僅很丑陋，而且容易出錯。因為這樣的附加代碼很容易被忘記，而且也很難保證在delete之後，沒有代碼再調用GetInstance函數。

一個妥善的方法是讓這個類自己知道在合適的時候把自己刪除。或者說把刪除自己的操作掛在系統中的某個合適的點上，使其在恰當的時候自動被執行。

我們知道，程序在結束的時候，系統會自動析構所有的全局變量。事實上，系統也會析構所有的類的靜態成員變量，就像這些靜態成員也是全局變量一樣。利用這個特征，我們可以在單例類中定義一個這樣的靜態成員變量，而它的唯一工作就是在析構函數中刪除單例類的實例。如下面的代碼中的CGarbo類Garbo意為垃圾工人）：

class CSingleton:  
{  
// 其它成員  
public:  
static CSingleton * GetInstance()  
private:  
CSingleton(){};  
static CSingleton * m_pInstance;  
class CGarbo // 它的唯一工作就是在析構函數中刪除
CSingleton的實例  
{  
public:  
~CGarbo()  
{  
if (CSingleton::m_pInstance)  
delete CSingleton::m_pInstance;  
}  
};  
static CGarbo Garbo; // 定義一個靜態成員，在程序結束時，
系統會調用它的析構函數  
} 

類CGarbo被定義為CSingleton的私有內嵌類，以防該類被在其它地方濫用。

在程序運行結束時，系統會調用CSingleton的靜態成員Garbo的析構函數，該析構函數會刪除單例的唯一實例。

使用這種方法釋放C++單例模式對象有以下特征：

在單例類內部定義專有的嵌套類。

在單例類內定義私有的專門用於釋放的靜態成員。

利用程序在結束時析構全局變量的特性，選擇最終的釋放時機。

使用C++單例模式的代碼不需要任何操作，不必關心對象的釋放。