C++單例模式基礎(chǔ)內(nèi)容詳解
C++編程語言是一個應(yīng)用廣泛的計算機(jī)應(yīng)用語言,它功能強(qiáng)大,在一定程度上大大提高了程序開發(fā)效率。C++單例模式也稱為單件模式、單子模式。使用單例模式,保證一個類僅有一個實(shí)例,并提供一個訪問它的全局訪問點(diǎn),該實(shí)例被所有程序模塊共享。有很多地方需要這樣的功能模塊,如系統(tǒng)的日志輸出等。
單例模式有許多種實(shí)現(xiàn)方法,在C++中,甚至可以直接用一個全局變量做到這一點(diǎn),但這樣的代碼顯得很不優(yōu)雅。定義一個單例類,使用類的私有靜態(tài)指針變量指向類的***實(shí)例,并用一個公有靜態(tài)方法獲取該實(shí)例。如下面的類定義:
- class CSingleton:
- {
- // 其它成員
- public:
- static CSingleton * GetInstance()
- {
- if (m_pInstance == NULL)
- m_pInstance = new CSingleton();
- return m_pInstance;
- }
- private:
- CSingleton(){};
- static CSingleton * m_pInstance;
- }
C++單例模式類CSingleton有以下特征:#t#
它有一個指***實(shí)例的靜態(tài)指針m_pInstance,并且是私有的。
它有一個公有的函數(shù),可以獲取這個***的實(shí)例,并在需要的時候創(chuàng)建該實(shí)例。
它的構(gòu)造函數(shù)是私有的,這樣就不能從別處創(chuàng)建該類的實(shí)例。
大多時候,這樣的實(shí)現(xiàn)都不會出現(xiàn)問題。有經(jīng)驗(yàn)的讀者可能會問,m_pInstance指向的空間什么時候釋放呢?更嚴(yán)重的問題是,這個實(shí)例的析構(gòu)操作什么時候執(zhí)行?
如果在類的析構(gòu)行為中有必須的操作,比如關(guān)閉文件,釋放外部資源,那么上面所示的代碼無法實(shí)現(xiàn)這個要求。我們需要一種方法,正常地刪除該實(shí)例。
可以在程序結(jié)束時調(diào)用GetInstance并對返回的指針調(diào)用delete操作。這樣做可以實(shí)現(xiàn)功能,但是不僅很丑陋,而且容易出錯。因?yàn)檫@樣的附加代碼很容易被忘記,而且也很難保證在delete之后,沒有代碼再調(diào)用GetInstance函數(shù)。
一個妥善的方法是讓這個類自己知道在合適的時候把自己刪除?;蛘哒f把刪除自己的操作掛在系統(tǒng)中的某個合適的點(diǎn)上,使其在恰當(dāng)?shù)臅r候自動被執(zhí)行。
我們知道,程序在結(jié)束的時候,系統(tǒng)會自動析構(gòu)所有的全局變量。事實(shí)上,系統(tǒng)也會析構(gòu)所有的類的靜態(tài)成員變量,就像這些靜態(tài)成員也是全局變量一樣。利用這個特征,我們可以在單例類中定義一個這樣的靜態(tài)成員變量,而它的***工作就是在析構(gòu)函數(shù)中刪除單例類的實(shí)例。如下面的代碼中的CGarbo類(Garbo意為垃圾工人):
- class CSingleton:
- {
- // 其它成員
- public:
- static CSingleton * GetInstance()
- private:
- CSingleton(){};
- static CSingleton * m_pInstance;
- class CGarbo // 它的***工作就是在析構(gòu)函數(shù)中刪除
CSingleton的實(shí)例- {
- public:
- ~CGarbo()
- {
- if (CSingleton::m_pInstance)
- delete CSingleton::m_pInstance;
- }
- };
- static CGarbo Garbo; // 定義一個靜態(tài)成員,在程序結(jié)束時,
系統(tǒng)會調(diào)用它的析構(gòu)函數(shù)- }
類CGarbo被定義為CSingleton的私有內(nèi)嵌類,以防該類被在其它地方濫用。
在程序運(yùn)行結(jié)束時,系統(tǒng)會調(diào)用CSingleton的靜態(tài)成員Garbo的析構(gòu)函數(shù),該析構(gòu)函數(shù)會刪除單例的***實(shí)例。
使用這種方法釋放C++單例模式對象有以下特征:
在單例類內(nèi)部定義專有的嵌套類。
在單例類內(nèi)定義私有的專門用于釋放的靜態(tài)成員。
利用程序在結(jié)束時析構(gòu)全局變量的特性,選擇最終的釋放時機(jī)。
使用C++單例模式的代碼不需要任何操作,不必關(guān)心對象的釋放。