利用C++对象确定性析构的原则来解析单例模式


设计模式思想是可重用，我们在编程的过程中，或多或少都会接触到设计模式，只是，有时，我们相交却未相识罢了，那么我们今天来讲解单例模式，并且附之一个C++的编程技巧。

我们知道单例模式在实际开发过程中是很有用的，单例模式的特征我们可能都知道：

1、一个类只有一个实例

2、提供一个全局访问点

3、禁止拷贝

我们来逐个分析：

1、如果要实现只有一个实例，我们需要做的事情：

a、将构造函数声明为私有

2、提供一个全局访问点

a、类中创建静态成员函数

3、禁止拷贝

a、拷贝构造函数声明为私有，并且不提供实现

b、将赋值运算符声明为私有

我们在书写单例类的时候如何测试呢？两个方法：


1、实例化多个对象，看调用了几次构造函数，如果只调用一次，说明只创建一个实例

2、单步跟踪，查看对象的地址，是否一样，一样则为一个对象

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在学习C++的过程中，我们很早就接触到了构造函数和析构函数，这两个函数都是系统自动调用的，纵使我们不声明构造函数和析构函数，系统也会替我们生成。

那么在C++编程就有确定性析构，也就是是说，无论怎么样，只要创建了对象，系统就会调用析构函数，那么如果我们在类中嵌套一个类，并且在外面类中声明一个嵌套类对象，那么，嵌套类对象的析构函数是一定调用的，我们可不可以在嵌套类的析构函数里面做点东西呢？

我们的方法是：

在单例类Singleton中定义为Garbo的私有内嵌类，以防该类被在其他地方滥用。
程序运行结束时，系统会调用Singleton的静态成员Garbo的析构函数，该析构函数会***单例的唯一实例
使用这种方法释放单例对象的特征：
1、在单例类内部定义专有的嵌套类；
2、在单例类内定义私有的专门用于释放的静态成员；
3、利用程序在结束时析构全局变量的特性，选择最终的释放时机；
4、使用单例的代码不需要任何操作，不必关心对象的释放。

C++ Primer Plus 第6版 中文版 清晰有书签PDF+源代码

读C++ Primer 之构造函数陷阱

读C++ Primer 之智能指针

读C++ Primer 之句柄类

C++11 获取系统时间库函数 time since epoch

C++11中正则表达式测试

代码如下：

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# include <iostream>

using namespace std; 

//当static Garbo garbo_ 对象的生命周期结束时，会调用嵌套类Garbo的析构

//函数，同时也instance_的销毁

//利用了对象确定性析构的原则

 

//施加约束，只有一个实例，只需要将构造函数声明为私有的

//需要一个全局的访问点，

class Singleton

{

public:

    static Singleton* GetInstance()

    {

        if(NULL == instance_)

        {

            instance_ = new Singleton;

        }

       

        return instance_;

    }

    ~Singleton()

    {

        cout << "~Singleton ..." << endl;

    }

 

    /*这种方法也可以释放资源，是笨方法

    static void Free()

    {

        if(NULL != instance_ )

        {

            delete instance_;

        }

    }

    */

        //嵌套类

    class Garbo

    {

    public:

        ~Garbo()

        {

            if(Singleton::instance_ != NULL)

            {

                delete instance_; 

            }

        }

    };

 

private:

    //拷贝构造函数声明为私有,就可以禁止拷贝，并且不提供实现

    Singleton(const Singleton&  other);

    //也要禁止赋值,将赋值运算符声明为私有

    Singleton&  operator=(const Singleton&  other);

 

    Singleton()

    {

        cout << "Singleton ..." << endl;

    }

    //仅仅是声明，如果定义，需要放在类外面

    static Singleton*  instance_; 

        //创建garbo对象，是声明

    static Garbo garbo_; 

    //利用了对象确定性析构的原则

 

};

//因为Garbo是嵌套类，所以前面要加SIngleton

Singleton::Garbo Singleton::garbo_;  //前面的static就不需要了

Singleton*  Singleton::instance_;

 

int main(void)

{

    //不管GetInstance调用多少次，都返回是同一个实例

    Singleton*  s = Singleton::GetInstance();

    Singleton*  s1 = Singleton::GetInstance();

 

    //Singleton s3(*s);    error  禁止拷贝

    //Singleton s3 = *s;  error  禁止赋值

    //构造几个实例,就调用几个构造函数,所以只调用一次构造函数

 

    //Singleton::Free();  对资源进行释放,此为笨方法

 

    return 0;

}


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PS：

1、上述方法不是线程安全的

2、还可以利用智能指针auto_ptr实现，我们后期再论

3、除了嵌套类，上面还给出了笨方法，大家挖掘

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