[C++知识库]单例(Singleton)C++实现方式最全总结！

单例(Singleton)可以说是面试中最常被考到的设计模式了，博主现将单例(Singleton)的各种实现方式奉上，最后博主将向大家展示如何使用modern C++ 中的call_once实现单例(Singleton)。
首先是最简单的线程安全的饿汉实现模式。（所谓饿汉：无论你会不会用到这个实例，都给你创建好。博主想之所以叫饿汉可能是因为这种行事风格很像饿汉吧，异常贪婪。）

//饿汉（线程安全）
class Singleton 
{
    static Singleton* GetInstance()
    {
        static Singleton Instance;
        return &Instance;
    }
private:
    Singleton();
};

下来是多线程下不安全的懒汉模式（所谓懒汉：就是你要用这个实例的时候，我再给你创建。）而懒汉之所以多线程下不安全，是因为在下面这段代码中，有可能同时多个线程判断Instance为空，然后出现多个线程都去new的情况。

//懒汉（线程不安全）
class Singleton 
{
    static Singleton* GetInstance()
    {
        if (nullptr == Instance) //实例是否未创建
        {
            Instance = new Singleton();
        }
        return Instance;
    }
private:
    Singleton();
    static Singleton* Instance;
};

要实现线程安全的懒汉模式，我们可以使用双重检查锁。

#include <mutex>
//双重检查锁懒汉（线程安全）
class Singleton 
{
    static Singleton* GetInstance()
    {
        if (nullptr == Instance) //实例是否未创建
        {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(mu);
            if (nullptr == Instance) 
            {
                Instance = new Singleton();
            }
        }
        return Instance;
    }
private:
    Singleton();
    static std::mutex mu;
    static Singleton* Instance;
};

最后，重磅炸弹，从C++11开始，C++提供call_once函数，我们可以使用这个函数来实现线程安全的单例(Singleton)。
call_once函数的作用是，这个函数仅会被线程调用一次，而无论有多少线程。
call_once函数要和once_flag变量一起配合使用，另外如果call_once函数绑定不同的once_flag变量，即使绑定相同的函数，这个函数依然是会被调用多次的，即一个once_flag变量只能保证一个函数被调用一次。

//使用call_once实现安全的单例（线程安全）
class Singleton 
{
    static Singleton* GetInstance()
    {
        std::call_once(flag, CreatInstance);
        return Instance;
    }

private:
    Singleton();
    static void CreatInstance() 
    {
        Instance = new Singleton();
    }
    static std::once_flag   flag;
    static std::mutex       mu;
    static Singleton*       Instance;
};

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