单例模式保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点，其类图如下图所示： 基于C 11实现的单例模式 - 图1在《设计模式 可服用面向对象软件的基础》一书中给出过C++中实现单例模式的经典实现，但书中给出的实现有着下面的不足：

  • 未使用模版技术，无法将单例模式类与具体类分离，从而无法方便的将任何类设置为单例类
  • 未使用智能指针技术，需要手动释放内存

而本文的代码的实现中则通过C++11的以下机制克服了上面的缺点：

  • 使用可变参数模版技术，使得单例模式支持任意参数的构造函数
  • 使用类模板技术，支持以非继承的方式将任意类转为“单例类”
  • 使用智能指针技术，无需担心单例对象内存的释放
  • 也支持通过继承的方式，使得子类为单例类

    下面代码的实现参考《深入应用C++11 代码优化与工程级应用》

  1. //
  2. // MySingleton.h
  3. // Created by Yyh on 2022/3/13.
  5. #ifndef _MySingleton_h_
  6. #define _MySingleton_h_
  8. #include <memory>
  10. template <typename T>
  11. class MySingleton
  12. {
  13. public:
  14.     //初始化单例
  15.     template<typename ... Args>
  16.     static std::shared_ptr<T> Instance(Args &&... args)
  17.     {
  18.         m_pInstance = std::make_shared<T>(std::forward<Args>(args)...); //完美转发
  19.         return m_pInstance;
  20.     }
  22.     //获取单例
  23.     static std::shared_ptr<T> GetInstance()
  24.     {
  25.         if(m_pInstance == nullptr)
  26.         {
  27.             //如果未初始化的前提下获取单例则抛出异常
  28.             throw std::logic_error("the instance is not init, please initialize the instance first");
  29.         }
  30.         return m_pInstance;
  31.     }
  32. protected:
  33.     virtual ~MySingleton(){}
  34.     MySingleton(){}
  35. private:
  36.     static std::shared_ptr<T> m_pInstance;
  37. };
  39. template <class T>
  40. std::shared_ptr<T> MySingleton<T>::m_pInstance = nullptr;
  42. #endif

下面是测试函数：

  1. #include <iostream>
  2. #include "MySingleton.h"
  4. using namespace std;
  6. struct A
  7. {
  8.     A()
  9.     {
  10.         strText = "A()";
  11.     }
  12.     std::string strText;
  13. };
  15. struct B
  16. {
  17.     B(std::string strParam)
  18.     {
  19.         strText = std::string("B(") + strParam + ")";
  20.     }
  21.     std::string strText;
  22. };
  24. struct C : public MySingleton<C>
  25. {
  26.     std::string strText;
  28.     C(std::string strParam)
  29.     {
  30.         strText = std::string("C(") + strParam + ")";
  31.     }
  32. };
  34. int main(int argc, char *argv[]) {
  35.     MySingleton<A>::Instance();
  36.     MySingleton<B>::Instance("b");
  37.     C::Instance("c");
  38.     cout << "A:" << MySingleton<A>::GetInstance()->strText << endl;
  39.     cout << "B:" << MySingleton<B>::GetInstance()->strText << endl;
  40.     cout << "C:" << C::GetInstance()->strText << endl;
  41. }

效果图如下：
image.png

参考：

  • 《深入应用C++11 代码优化与工程级应用》
  • 《设计模式 可服用面向对象软件的基础》