C++ 单例模式

苍天饶过谁？2024-12-06 16:49

单例模式：

一个类仅有一个实例
提供该实例的全局访问点

单线程下的单例模式：

cpp 复制代码

class Singleton{
public:
	static Singleton * GetInstance(){
		if(_instance == nullptr)
		{
			_instance = new Singleton();
			std::atexit(Destructor);
		}
		return _instance;
	}
private:
	static void Destructor(){
		if(_instance != nullptr){
			delete _instance;
			_instance = nullptr;
		}
	}
	Singleton() {}
	~Singleton() {}
	Singleton(const Singleton &clone) {}
	Singleton & operator=(const Singleton &) {};
	static Singleton *_instance;
};
Singleton *Singleton::_instance = nullptr;

1.静态成员函数和静成员变量

2.构造、析构、赋值操作符、拷贝构造私有化

3.new是堆上创建std::atexit

多线程下的单例模式：

cpp 复制代码

#include <mutex>
#include <atomic>
class Singleton{
public:
	static Singleton * GetInstance(){
		Singleton *temp = _instance.load(std::memory_order_relaxed);
		std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);//内存栅栏，确保在此点之前的所有读操作都完成，并且在此点之后的所有读操作都不会被重排到这个点之前
		//std::lock_guard<std::mutex> lock(_mutex);
		if(_instance == nullptr)
		{
			std::lock_guard<std::mutex> lock(_mutex);
			temp = _instance.load(std::memory_order_relaxed);
			if(_instance == nullptr)
			{
				temp = new Singleton();//多线程环境下编译器和cpu对程序进行优化
				std::atomic_thread_fence(std::memory_order_release);
				_instance.store(temp,std::memory_order_relaxed);
				//1.分配内存 2.调用构造函数 3.返回指针、赋值运算
				//优化为1、3、2
				std::atexit(Destructor);
			}		
		}
		return _instance;
	}
private:
	static void Destructor(){
		Singleton *temp = _instance.load(std::memory_order_relaxed);
		if(temp != nullptr){
			delete temp;
			_instance.store(temp,std::memory_order_relaxed);
			temp = nullptr;
		}
	}
	Singleton() {}
	~Singleton() {}
	Singleton(const Singleton &clone) {}
	Singleton & operator=(const Singleton &) {};
	static std::atomic<Singleton *> _instance;
	static std::mutex _mutex;
};
std::atomic<Singleton *> Singleton::_instance = nullptr;
std::mutex Singleton::_mutex;

1.两次判断，希望在第二次判断的时候加互斥锁

2.多线程环境下，编译器、cpu的优化（指令重排)------原子操作+内存屏障

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