C++設計模式——一個基於C++11的萬用單例模板類

單例模式概述

單例模式（Singleton），是設計模式裏面最多見、最經常使用的設計模式，也是最簡單、最容易實現的設計模式。 單例模式的目的很簡單，建立一個全局惟一的對象（類or變量）。

簡單代碼實現

//Simple_Singleton.h

class Singleton 
{
public:
	static Singleton* GetInstance() {
		if (!m_pSingleton) {
			m_pSingleton = new Singleton();
		}
		return m_pSingleton;
	}

	static void DesInstance() {
		if (m_pSingleton)
		{
			delete m_pSingleton;
			m_pSingleton = nullptr;
		}
	}
private:
	Singleton();
	static Singleton* m_pSingleton;
};

Singleton* Singleton::m_pSingleton = nullptr;

簡單單例模式面臨的問題

• 不能阻止析構、拷貝、賦值、隱式轉換等問題。
• 多線程調用中的線程安全問題。
• 沒有自動GC機制（垃圾回收）。

一個基於C++11的萬用單例模板類

//Magic_Singleton.h

/************************************************************************/
/* 名稱：萬能單例類                                                     */
/* 說明：可把任何類包裝成線程安全的全局單例類，出口默認智能指針			*/
/* 做者：Song															*/
/* Email：songshuda@vip.qq.com											*/	
/************************************************************************/

#ifndef MAGIC_SINGLETON_H
#define MAGIC_SINGLETON_H

#include <mutex>
#include <memory>

template<typename T>
class Magic_Singleton {
public:

	//獲取全局單例對象
	template<typename ...Args>
	static std::shared_ptr<T> GetInstance(Args&&... args) {
		if (!m_pSington) {
			std::lock_guard<std::mutex> gLock(m_Mutex);
			if (nullptr == m_pSington) {
				m_pSington = std::make_shared<T>(std::forward<Args>(args)...);
			}
		}
		return m_pSington;
	}

	//主動析構單例對象（通常不須要主動析構，除非特殊需求）
	static void DesInstance() {
		if (m_pSington) {
			m_pSington.reset();
			m_pSington = nullptr;
		}
	}

private:
	explicit Magic_Singleton();
	Magic_Singleton(const Magic_Singleton&) = delete;
	Magic_Singleton& operator=(const Magic_Singleton&) = delete;
	~Magic_Singleton();

private:
	static std::shared_ptr<T> m_pSington;
	static std::mutex m_Mutex;
};

template<typename T>
std::shared_ptr<T> Magic_Singleton<T>::m_pSington = nullptr;

template<typename T>
std::mutex Magic_Singleton<T>::m_Mutex;

#endif

利用了C++11的智能指針和自解鎖等，巧妙避免了全部問題，並實現自動GC。

調用示例

//test.cpp
#include <iostream>
#include "Magic_Singleton.h"

using namespace std;

class MyClass {
public:
	MyClass(const string& strData) : m_strData(strData) {
		cout << m_strData.data() << endl;
	};
	~MyClass() {
		cout << "destory" << endl;
	};

private:
	string m_strData;
};

auto main()->int { //等同於入口函數int main()
	auto pClass = Magic_Singleton<MyClass>::GetInstance("create");

	Magic_Singleton<MyClass>::DesInstance();

	return 1;
}