C++设计模式

单例模式

懒汉版（Lazy Singleton）：单例实例在第一次被使用时才进行初始化，这叫做延迟初始化。

C++11规定了local static在多线程条件下的初始化行为，要求编译器保证了内部静态变量的线程安全性。这样，只有当第一次访问getInstance()方法时才创建实例。这种方法也被称为Meyers’ Singleton。C++0x之后该实现是线程安全的，C++0x之前仍需加锁。

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class Singleton
{
private:
	Singleton() { };
	~Singleton() { };
	Singleton(const Singleton&);
	Singleton& operator=(const Singleton&);
public:
	static Singleton& getInstance() 
        {
		static Singleton instance;
		return instance;
	}
};

饿汉版（Eager Singleton）：指单例实例在程序运行时被立即执行初始化

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// version 1.3
class Singleton
{
private:
	static Singleton instance;
private:
	Singleton();
	~Singleton();
	Singleton(const Singleton&);
	Singleton& operator=(const Singleton&);
public:
	static Singleton& getInstance() {
		return instance;
	}
}

// initialize defaultly
Singleton Singleton::instance;

由于在main函数之前初始化，所以没有线程安全的问题。但是潜在问题在于no-local static对象（函数外的static对象）在不同编译单元中的初始化顺序是未定义的。也即，static Singleton instance;和static Singleton& getInstance()二者的初始化顺序不确定，如果在初始化完成之前调用 getInstance() 方法会返回一个未定义的实例。

总结：

  • Eager Singleton虽然是线程安全的，但存在潜在问题；
  • Lazy Singleton通常需要加锁来保证线程安全，但局部静态变量版本在C++11后是线程安全的；
  • 局部静态变量版本（Meyers Singleton）最优雅。