[C++知识库]C++ - 泛性编程单例类模板

1.单例模式（设计模式）

在架构设计时，某些类在整个系统生命期中最多只能有一个对象存在(Single Instance)

2.单例模式思路：

要控制类的对象数目，必须对外隐藏构造函数。

将构造函数的访问属性设置为private（外界无法创建对象）。

定义instance并初始化为NULL（以下为了只能创建一个对象）。

当需要使用对象时，访问instance的值，空值：创建对象，并用instance标记，非空值：访问instance标记的对象。

代码示例：单例模式初探

#include <iostream>
#include <string>
 
using namespace std;
 
class SObject
{
    static SObject* c_instance;    //用来标记对象
    
    SObject(const SObject&);    //不需要拷贝和赋值
    SObject& operator= (const SObject&);    
    
    SObject()
    {
    }
public:
    static SObject* GetInstance();
    
    void print()
    {
        cout << "this = " << this << endl;
    }
};
 
SObject* SObject::c_instance = NULL;
//单例模式关键点
SObject* SObject::GetInstance()
{
    if( c_instance == NULL )
    {
        c_instance = new SObject();
    }
    
    return c_instance;
}
 
int main()
{
    SObject* s = SObject::GetInstance();
    SObject* s1 = SObject::GetInstance();
    SObject* s2 = SObject::GetInstance();
    
    s->print();
    s1->print();
    s2->print();
    
    return 0;
}

结果：

this = 0x880f008
this = 0x880f008
this = 0x880f008

分析：

单例模式是只有一个对象，所以指针都指向了同一个地址，证明了一个类只创建了一个对象。

设计分析：

-> 定义静态成员变量为空，用来标记对象(定义成静态，让每个对象具有相同属性)。

-> 将所有创建对象方式都私有化(为了防止运行期间再次被创建新的对象)，只提供静态成员函数static SObject* GetInstance();返回静态成员便c_instance;(静态成员函数只能访问静态成员变量)。

-> 判断c_instance是否为空。变量为空创建对象；否则直接返回c_instance。(保持类只有一个对象)。

-> 单例模式要在系统运行周期一直存在，所以不需要释放(没有析构函数)。

3.单例类模板

Singleton.h（和单例类有关的代码）
#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        //所有创建对象过程都私有化
{   //类模板与类模板友元
    friend class Singleton<SObject>;    // 当前类需要使用单例模式声明类模板
    
    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;
}

结果：

this = 0x9621008
this = 0x9621008
this = 0x9621008

小结：

-> 单例模式是开发中最常用的设计模式之一。

-> 单例模式的应用使得一个类最多只有一个对象。

-> 可以将单例模式相关的代码抽象成类模板。

-> 需要使用单例模式的类直接使用单例类模板。