【Example】C++ 单例模式 演示代码 (被动模式、兼容VS2022编译)

 

什么是  Single Instance 单例模式?

单例模式是计算机程序设计当中一种常用思路,即软件系统运行当中,该类只允许拥有一个实例,且它必须在初始化的时候自己创建自己的实例。

 

那么单例模式主要是什么用途呢?

优化访问性能,便于进行数据共享。

 

比如说:

1,软件系统运行当中,业务上的配置文件参数共享。

2,多线程之间数据的共享。

3,调用类似于数据库操作这种需要频繁访问的对象时,减少 Object 的频繁创建销毁和函数调用的栈内存消耗。

4,数据需要临时保存时,给其他对象提供一个统一化的数据接口。

5,提升高度复用情况下的访问性能。

 

那么单例模式的具体实现方式是?

创建一个类,这个类会自己创建自己在内存当中的实例,实例可以被其他类访问,同时不允许以任何方式再次创建这个类的实例。

 

其中有什么原则?

1,必须保证在整个软件系统运行的生命周期当中,实例仅有一个,不能被再次创建,也不能被拷贝、赋值。

2,必须保证内存的安全性问题。

3,必须保证线程的安全性问题。

4,必须保证实例仅能通过指定的接口获得。

 

那么具体有什么细节?

1,可以通过将 构造、拷贝构造、赋值运算符重载 声明为 Private (或移除)以保证实例不会被再次创建。

2,可以通过智能指针进行包装,以保证内存的安全性。

3,可以通过使用 Static 关键字保证实例指针常驻于内存全局变量区。

4,可以使用 std::call_once 来保证类的实例只会创建一次,并且不会有线程安全问题。

 

单例模式分为主动模式和被动模式,区别是:

主动模式在类加载时就已经创建好了自己的实例。

被动模式在被第一次调用时才会创建自己的实例。

 

 

这里演示的是被动模式:

================== 创建一个叫大脑工具箱的“工具类” ==================

----------------- 头文件 ----------------- 

#pragma once
#include <memory>
using std::shared_ptr;
using std::make_shared;

#include <mutex>
using std::call_once;
using std::once_flag;

// 创建一个叫大脑工具箱的单例类
class BrainToolBox
{
public:
    // 获取单例的函数
    static shared_ptr<BrainToolBox> GetInstance();

public:
    // 供调用的测试函数
    void HelloByte();

private:
    // Private 锁死构造和析构
    BrainToolBox();
    ~BrainToolBox();

    // 移除拷贝构造
    BrainToolBox(const BrainToolBox&) = delete;

    // 移除赋值运算符
    BrainToolBox& operator=(const BrainToolBox&) = delete;

private:
    // 单例的指针声明
    static shared_ptr<BrainToolBox> BrainInstance;

    // Onec Flag 声明
    static once_flag BrainOnceFlag;

};

 

----------------- CPP文件 ----------------- 

#include <iostream>

#include "BrainToolBox.h"

// 单例的指针定义
shared_ptr<BrainToolBox> BrainToolBox::BrainInstance;

// OnceFlag 定义
once_flag BrainToolBox::BrainOnceFlag;

// 获取单例 如果不存在则创建且只创建一次
shared_ptr<BrainToolBox> BrainToolBox::GetInstance()
{
    call_once(BrainToolBox::BrainOnceFlag, [&] {
        struct MAKE_SHARED_ENABLER : BrainToolBox{};
        BrainToolBox::BrainInstance = make_shared<MAKE_SHARED_ENABLER>();
    });
    return BrainToolBox::BrainInstance;
}

// 测试输出一段字符串以确定单例类被成功创建
void BrainToolBox::HelloByte()
{
    std::cout << "Hello Byte!" << std::endl;
    return;
}

// 构造
BrainToolBox::BrainToolBox()
{

}

// 析构
BrainToolBox::~BrainToolBox()
{

}

 

================== 测试一下 ==================

#include "BrainToolBox.h"

int main()
{
    shared_ptr<BrainToolBox> tool = BrainToolBox::GetInstance();
    tool->HelloByte();
 
}

会打印 Hello Byte 字符串。

版权声明:
作者:芯片烤电池
链接:https://www.airchip.org.cn/index.php/2021/11/21/example-cpp-singleinstance/
来源:芯片烤电池
文章版权归作者所有,未经允许请勿转载。

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