C++单例模式的实例详解

单例模式概述

个人认为单例模式是设计模式中最为简单、最为常见、最容易实现,也是最应该熟悉和掌握的模式。且不说公司企业在招聘的时候为了考察员工对设计的了解和把握,考的最多的就是单例模式。

单例模式解决问题十分常见,我们怎样去创建一个唯一的变量(对象)?在基于对象的设计中我们可以通过创建一个全局变量(对象)来实现,在面向对象和面向过程结合的设计范式(如 C++中)中,我们也还是可以通过一个全局变量实现这一点。但是当我们遇到了纯粹的面向对象范式中,这一点可能就只能是通过单例模式来实现了,可能这也正是很多公司在招聘 Java 开发人员时候经常考察单例模式的缘故吧。

单例模式在开发中非常有用,具体使用在讨论给出。

模式选择

单例模式典型的结构图为:

图 2-1:单例模式结构图

在单例模式的结构图中可以看到,我们通过维护一个 static 的成员变量来记录这个唯一的对象实例。通过提供一个 staitc 的接口 instance 来获得这个唯一的实例。

单例模式的实现

完整代码示例(code):单例模式的实很简单,这里为了方便初学者的学习和参考,将给出完整的实现代码(所有代码采用 C++实现,并在 VC 6.0 下测试运行)。

代码片断 1:Singleton.h

//Singleton.h
#ifndef _SINGLETON_H_
#define _SINGLETON_H_
#include <iostream>
using namespace std;
class Singleton{
  public:
  static Singleton* Instance();
  protected:
  Singleton();
  private:
  static Singleton* _instance;
};
#endif //~_SINGLETON_H_

代码片断 2:Singleton.cpp

//Singleton.cpp
#include "Singleton.h"
#include <iostream>
using namespace std;
Singleton* Singleton::_instance = 0;
Singleton::Singleton(){
  cout<<"Singleton...."<<endl;
}
Singleton* Singleton::Instance(){
  if (_instance == 0){
    _instance = new Singleton();
  }
  return _instance;
}

代码片断 3:main.cp

//main.cpp
#include "Singleton.h"
#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc,char* argv[]){
  Singleton* sgn = Singleton::Instance();
  return 0;
}

代码说明:单例模式的实现无须补充解释,需要说明的是,单例不可以被实例化,因此我们将其构造函数声明为 protected 或者直接声明为 private。

关于单例模式的讨论

单例模式在开发中经常用到,且不说我们开发过程中一些变量必须是唯一的,比如说打印机的实例等等。

单例模式经常和工厂(抽象工厂)模式在一起使用,因为系统中工厂对象一般来说只要一个,笔者在开发 Visual CMCS 的时候,语义分析过程(以及其他过程)中都用到工厂模式来创建对象(对象实在是太多了),这里的工厂对象实现就是同时是一个单例模式的实例,因为系统我们就只要一个工厂来创建对象就可以了。

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