单实例设计模式的实现

单实例设计大概是利用最遍及的设计模式。其思想意图是担保一个类只有一个实例，而且提供类工具的全程会见。单实例工具应用的范畴很广：如GUI应用必需是单鼠标，MODEM的联接需要一条且只需要一条电话线，操纵系统只能有一个窗口打点器，一台PC连一个键盘。本文将接头如何用C++实现单实例模式，并表明如何优化单线程应用的设计。

设计方案

利用全程工具可以或许担保利便地会见实例，可是不能担保只声明一个工具-也就是说除了一个全程实破例，仍然能建设沟通类的当地实例。单实例模式通过类自己来打点其独一实例，这种特性提供了问题的办理步伐。独一的实例是类的一个普通工具，但设计这个类时，让它只能建设一个实例并提供对此实例的全程会见。独一实例类Singleton在静态成员函数中埋没建设实例的操纵。习惯上把这个成员函数叫做Instance()，它的返回值是独一实例的指针。Singleton的界说如下：

class Singleton
{
public:
static Singleton* Instance();
protected:
Singleton();
Singleton(const Singleton&);
Singleton& operator= (const Singleton&);
private:
static Singleton* pinstance;
};

你还可以建设诸如Mouse，FileManager，Scheduler等为名字的类并声明相应的成员。为了担保用户不能建设类的当地实例，Singleton的结构器是赋值操纵符，结构函数的副本被声明为protected。类中还声明白一个私有的静态实例指针。当第一次挪用静态函数Instance()时，它建设独一实例，将实例地点赋值给pinstance，然后返回这个地点。在每次并发挪用中，Instance()也将只返回这个地点。

下面是类的实现：

Singleton* Singleton::pinstance = 0;// 初始化指针
Singleton* Singleton::Instance ()
{
if (pinstance == 0) // 是第一次挪用吗?
{
pinstance = new Singleton; // 建设独一实例
}
return pinstance; // 独一实例的地点
}
Singleton::Singleton()
{
//... 实现须要的实例初始化
}

用户会见独一实例的要领只有Instance()成员函数。假如不通过这个函数，任何建设实例的实验都将失败，因为类的结构函数是被掩护的。Instance()利用懒惰初始化，也就是说它返回的值是当这个函数被首次会见时被建设的。这是一种防弹设计-所有Instance()之后的挪用都返回沟通实例的指针：

Singleton *p1 = Singleton::Instance();
Singleton *p2 = p1->Instance();
Singleton & ref = * Singleton::Instance();

固然本文的例子针对的是单实例，但对Instance()稍加修改，这个设计模板便可合用于可变多实例环境。如一个类答允最多五个实例。

优化Singleton类，使之合用于单线程应用

Singleton利用操纵符new为独一实例分派存储空间。因为new操纵符是线程安详的，在多线程应用中你可以利用此设计模板。可是有一个缺陷：就是在应用措施终止之前必需手工用delete摧毁实例。不然，不只导致内存溢出，还要造成不行预测的行为，因为Singleton的析构函数将基础不会被挪用。而通过利用当地静态实例取代动态实例，单线程应用可以很容易制止这个问题。以下是与上面的Instance()稍有差异的实现，这个实现专门用于单线程应用：

Singleton* Singleton::Instance ()
{
static Singleton inst;
return &inst;
}

当地静态工具实例inst是第一次挪用Instance()时被结构，一直保持勾当状态直到应用措施终止。指针pinstance变得多余并可以从类界说中删除去。与动态分派工具差异，静态工具当应用措施终止时被自动销毁掉，所以就不必再手动销毁实例了。