C++實現懶漢式單例模式
單例模式無論在生活中還是在工程中都有很廣泛的應用，在C++專案中，很多時候我們只希望整個工程中某個類僅有一個實體物件，設計這種類的時候就需要使用單例模式來設計。下面是實現的一個懶漢式單例模式的程式碼：
#include <iostream>
#include <cstdio>
using std::cout;
using std::endl;
class Singleton {
private :
static Singleton* p_obj;
Singleton(void){
}
public :
static 在設計類的時候，聲明瞭一個static Singleton型別的指標在類的私有成員區，需要注意的是，這個指標的記憶體單元並不會在物件中開闢，需要程式設計師自己在全域性定義一個Singleton指標，如果不是單例模式的類，這種static型別的成員是每一個物件共享的，即所有的物件都可以訪問在全域性資料區的這一段static記憶體。
在類私有成員區還定義了建構函式，顯然地，這樣設計時不想讓程式設計師可以直接建立Singleton物件，而是需要建立Singleton指標使用GetInstance方法去建立一個物件。這裡需要我們知道C++編譯器的一個特性：當程式設計師在設計類的時候，沒有顯示地宣告建構函式，編譯器會預設提供一個空的建構函式。這種懶漢式單例模式的實現，就是利用了C++的這一特性，將建構函式宣告在類私有成員區，如果程式設計師在外部建立Singleton物件，編譯器將報錯：Singleton成員函式時私有的，不可訪問。
如果想要呼叫Singleton類中的GetInstance函式建立物件，首先會判斷一下p_obj指標是不是為空，即是不是還沒有開闢過這個物件，如果確實目前還沒有開闢過這個物件，那麼使用new關鍵字在堆空間中開闢一段Sngleton大小的記憶體給申請者，而如果程式中早已存在Singleotn物件，則把已經存在的Singleton物件在堆空間中的地址返回給申請者。
其實這段程式是有漏洞的，在類中實現的解構函式並不會釋放堆記憶體，因為它根本就沒有被呼叫。這就造成了堆記憶體洩露的災難。不能夠在析構中釋放記憶體，而是需要呼叫者手動地釋放堆記憶體。改進這個漏洞後的程式碼如下：
#include <iostream>
#include <cstdio>
using std::cout;
using std::endl;
class Singleton {
private :
static Singleton* p_obj;
Singleton(){
}
public :
static Singleton* GetInstance(){
if(p_obj == NULL){
p_obj = new Singleton();
cout << "New Singleton();" << endl;
return p_obj;
}
}
};
Singleton* Singleton::p_obj = NULL;
void run(){
Singleton* s1 = Singleton::GetInstance();
Singleton* s2 = Singleton::GetInstance();
cout << "ADDR s1:" << s1 << endl;
cout << "ADDR s2:" << s2 << endl;
delete s1;
}
int main(){
run();
cout << "Press enter to continue..." << endl;
getchar();
return 0;
}顯然，改進了的程式碼在單執行緒系統中不會再造成堆記憶體洩露。為什麼要強調一下是單執行緒的系統中呢？因為它在多執行緒的系統中還是可能出問題，想象一下，同時兩個執行緒執行到了if(p_obj == NULL),這時候會怎樣？顯然，會在堆記憶體中申請兩個Singleton大小的記憶體段。然而我們只釋放了一個，想象中他們是同一段，這就造成了洩露了一段Singleton大小的記憶體。改進這個漏洞的方法是在if(NULL != p_obj)前後加鎖，改進如下：
#include <iostream>
#include <cstdio>
using std::cout;
using std::endl;
class Singleton {
private :
static Singleton* p_obj;
Singleton(){
}
public :
static Singleton* GetInstance(){
lock();
if(p_obj == NULL){
p_obj = new Singleton();
cout << "New Singleton();" << endl;
return p_obj;
}
unlock();
}
};
Singleton* Singleton::p_obj = NULL;
void run(){
Singleton* s1 = Singleton::GetInstance();
Singleton* s2 = Singleton::GetInstance();
cout << "ADDR P1:" << s1 << endl;
cout << "ADDR P2:" << s2 << endl;
delete s1;
}
int main(){
run();
cout << "Press enter to continue..." << endl;
getchar();
return 0;
}然而這樣做的線上程很多的時候會影響程式碼的效率，試想當多個執行緒都想要申請這麼這段記憶體的時候，都被排程器阻塞，堆在一起等待，這是一件多可怕的事情。為了提高程式碼的執行效率，可以使用雙重判斷加鎖，改進如下：
static Singleton* GetInstance(){
if(p_obj == NULL){
lock();
if(p_obj == NULL){
p_obj = new Singleton();
cout << "New Singleton();" << endl;
return p_obj;
}
unlock();
}
}多判斷一次，減少多執行緒共同排隊到這個位置的可能性。