最近，我遇到了C++的Singleton设计模式的实现/实现。它看起来是这样的（我采用了现实生活中的例子）：
// a lot of methods are omitted here
class Singleton
{
public:
static Singleton* getInstance( );
~Singleton( );
private:
Singleton( );
static Singleton* instance;
};
从这个声明中，我可以推断实例字段是在堆上启动的。这意味着存在内存分配。对我来说完全不清楚的是，内存将在何时被释放？或者是否存在错误和内存泄漏？似乎在实现方面存在问题。
我的主要问题是，如何以正确的方式实现它？
当前回答
如果要在堆中分配对象，为什么不使用唯一指针。内存也将被释放，因为我们使用的是唯一指针。
class S
{
public:
static S& getInstance()
{
if( m_s.get() == 0 )
{
m_s.reset( new S() );
}
return *m_s;
}
private:
static std::unique_ptr<S> m_s;
S();
S(S const&); // Don't Implement
void operator=(S const&); // Don't implement
};
std::unique_ptr<S> S::m_s(0);
其他回答
我想在这里展示C++中的另一个单例。使用模板编程是有意义的。此外，从不可复制和不可移动的类派生出单例类是有意义的。下面是代码中的样子：
#include<iostream>
#include<string>
class DoNotCopy
{
protected:
DoNotCopy(void) = default;
DoNotCopy(const DoNotCopy&) = delete;
DoNotCopy& operator=(const DoNotCopy&) = delete;
};
class DoNotMove
{
protected:
DoNotMove(void) = default;
DoNotMove(DoNotMove&&) = delete;
DoNotMove& operator=(DoNotMove&&) = delete;
};
class DoNotCopyMove : public DoNotCopy,
public DoNotMove
{
protected:
DoNotCopyMove(void) = default;
};
template<class T>
class Singleton : public DoNotCopyMove
{
public:
static T& Instance(void)
{
static T instance;
return instance;
}
protected:
Singleton(void) = default;
};
class Logger final: public Singleton<Logger>
{
public:
void log(const std::string& str) { std::cout << str << std::endl; }
};
int main()
{
Logger::Instance().log("xx");
}
拆分为NotCopyable和NotMovable类允许您更具体地定义单例（有时您希望移动单个实例）。
作为单身汉，你通常不希望它被破坏。
当程序终止时，它将被拆除并释放，这是单例的正常行为。如果您希望能够显式地清理它，那么向类中添加一个静态方法非常容易，该方法允许您将其恢复到干净状态，并在下次使用时重新分配，但这超出了“经典”单例的范围。
您可以避免内存分配。有很多变体，在多线程环境中都有问题。
我更喜欢这种实现（事实上，我更喜欢的说法并不正确，因为我尽可能避免单例）：
class Singleton
{
private:
Singleton();
public:
static Singleton& instance()
{
static Singleton INSTANCE;
return INSTANCE;
}
};
它没有动态内存分配。
除了这里的其他讨论之外，可能值得注意的是，您可以使用全局性，而不限于一个实例。例如，考虑引用计数的情况。。。
struct Store{
std::array<Something, 1024> data;
size_t get(size_t idx){ /* ... */ }
void incr_ref(size_t idx){ /* ... */}
void decr_ref(size_t idx){ /* ... */}
};
template<Store* store_p>
struct ItemRef{
size_t idx;
auto get(){ return store_p->get(idx); };
ItemRef() { store_p->incr_ref(idx); };
~ItemRef() { store_p->decr_ref(idx); };
};
Store store1_g;
Store store2_g; // we don't restrict the number of global Store instances
现在，在函数（如main）中的某个位置，您可以执行以下操作：
auto ref1_a = ItemRef<&store1_g>(101);
auto ref2_a = ItemRef<&store2_g>(201);
ref不需要将指针存储回各自的store，因为这些信息是在编译时提供的。您也不必担心Store的生存期，因为编译器要求它是全局的。如果确实只有一个Store实例，那么这种方法没有开销；在不止一个实例的情况下，编译器需要对代码生成进行巧妙处理。如果需要，ItemRef类甚至可以成为Store的朋友（您可以有模板朋友！）。
如果Store本身是一个模板化的类，那么事情就变得更糟了，但是仍然可以使用这个方法，也许可以通过实现具有以下签名的helper类：
template <typename Store_t, Store_t* store_p>
struct StoreWrapper{ /* stuff to access store_p, e.g. methods returning
instances of ItemRef<Store_t, store_p>. */ };
用户现在可以为每个全局Store实例创建StoreWrapper类型（和全局实例），并始终通过其包装器实例访问商店（从而忘记使用Store所需的模板参数的详细信息）。
简单的单例类，这必须是你的头类文件
#ifndef SC_SINGLETON_CLASS_H
#define SC_SINGLETON_CLASS_H
class SingletonClass
{
public:
static SingletonClass* Instance()
{
static SingletonClass* instance = new SingletonClass();
return instance;
}
void Relocate(int X, int Y, int Z);
private:
SingletonClass();
~SingletonClass();
};
#define sSingletonClass SingletonClass::Instance()
#endif
像这样访问单例：
sSingletonClass->Relocate(1, 2, 5);
