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學習C++編譯環境：Linux

第六十二課 單例類模板

1.單例模式

需求的提出
在構造設計時，某些類在整個系統生命期中最多隻能有一個物件存在（Single Instance）.

2.問題

如何定義一個類，使得這個類最多隻能建立一個物件？單例模式

3.單例模式

要控制類的物件數目，必須對外隱藏建構函式
思路：
將建構函式的訪問屬性設定為private（外界無法建立物件）
定義instance並初始化為NULL
當需要使用物件時，訪問instance的值
空值：建立物件，並用instance標記
非空值：返回instance標記的物件

62-1 單例模式初探

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class SObject
{
//1.為建立唯一物件，將建立物件各種途徑私有化，外界無法建立物件
static SObject* c_instance; //2.設計個標誌用來標記物件，標記為靜態成員變數    
SObject(const SObject&);//拷貝建構函式
SObject& operator = (const SObject&);//賦值操作符
SObject()//建構函式
    {
    }
public:
    static SObject* GetInstance();//4.定義靜態成員函式用於提供唯一建立物件途徑
    void print()
    {
	cout << "this = " << this << endl;
    }
};
SObject* SObject::c_instance = NULL; //3.在定義靜態成員變數時，將這個靜態變數設定為空
SObject* SObject::GetInstance()
//8.如果再次建立物件時，仍需要用這個靜態函式來建立，如果有一個，則進行第7步
{
    if(c_instance == NULL) //5.首先看下標記是否為空，如果一個物件都沒有，則可以建立一個物件
    {
	c_instance = new SObject();//6.建立完成後，用這個唯一的標記來標記物件
}
return c_instance;//7.將此物件返回
}
int main()
{
    SObject* s = SObject::GetInstance();
    SObject* s1 = SObject::GetInstance();
    SObject* s2 = SObject::GetInstance();
    
    s->print();
    s1->print();
    s2->print();
    return 0;
}
執行結果
this = 0x14ffc20
this = 0x14ffc20
this = 0x14ffc20
 

存在的問題
需要使用單例模式時：
必須定義靜態成員變數c_instance
必須定義靜態成員函式GetInstance()
解決方案
將單例模式相關的程式碼抽取出來，開發單例類模板。當需要單例類時，直接使用單例類模板。

62-2 單例類模板

Singleton.h
#ifndef _SINGLETON_H_
#define _SINGLETON_H_
template
<typename T>
class Singleton
{
    static T* c_instance;
public:
    static T* GetInstance();
};
template
<typename T>
T* Singleton<T>::c_instance = NULL;
template
<typename T>
T* Singleton<T>::GetInstance()
{
    if(c_instance == NULL)
    {
	c_instance = new T();
    }
    return c_instance;
}
#endif
 

62-2.cpp
#include <iostream>
#include <string>
#include "Singleton.h"
using namespace std;
class SObject
{
    friend class Singleton<SObject>;
    SObject(const SObject&);
    SObject& operator = (const SObject&);
    SObject()
    {
    }
public:
    void print()
    {
	cout << "this = " << this << endl;
    }
};
int main()
{
    SObject* s = Singleton<SObject>::GetInstance();
    SObject* s1 = Singleton<SObject>::GetInstance();
    SObject* s2 = Singleton<SObject>::GetInstance();
    
    s->print();
    s1->print();
    s2->print();
    return 0;
}
執行結果
this = 0xa60c20
this = 0xa60c20
this = 0xa60c20

小結
單例模式是開發中最常用的設計模式之一
單例模式的應用使得一個類最多隻有一個物件
可以將單例模式相關的程式碼抽象成類模板
需要使用單例模式的類直接使用單例模板