C++设计模式之Singleton

一、功能

保证一个类只能产生一个实例。

二、结构图

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三、优缺点

　Singleton模式是做为”全局变量”的替代品出现的。所以它具有全局变量的特点：全局可见、贯穿应用程序的整个生命期，它也具有全局变量不具备的性质：同类型的对象实例只可能有一个。

四、代码示例

教科书上的Singleton定义如下：

class Singleton{    public:    static Singleton* Instance() ;    protected:    Singleton() {}    private:    static Singleton *_instance ;    Singleton(const Singleton&) ;    Singleton& operator=(const Singleton&) ;} ;Singleton* Singleton::_instance = NULL ;Singleton* Singleton::Instance(){    (_instance == NULL) ? _instance = new Singleton() : 0 ; //lazy initialization第一次访问时才创建    return _instance ;}

(1)因为返回的是指针，为防止用户调用delete函数，可把static Singleton *_instance；改为在Instance()中定义static Singleton _instance。这样显然更安全，同时也具有lazy initialization的特性(即第一次访问时才创建)。
(2)假设需要从Singleton派生子类，而子类也需要有同样的性质，既只能创建一个实例。我觉得，这很难办。根本原因在于Instance()函数不是虚函数，不具有多态的性质。一种常用方法是把Instance()函数移到子类中，这时就只能用static Singleton *_instance，而不能用static Singleton _instance了，除非把_instance也要移到子类，无论怎么做都不优雅。另一种方法是用模板。具体用什么方法，只能根据实际情况权衡。

　(1)没子类的情况namespace DesignPattern_Singleton{class Singleton{    public:    static Singleton* Instance() { static Singleton _instance ; return &_instance ; }    protected:    Singleton() {}    private:    Singleton(const Singleton&) ;    Singleton& operator=(const Singleton&) ;} ;}客户端代码：{using namespace DesignPattern_Singleton ;Singleton *p = Singleton::Instance() ;......}　　(2)有子类的情况 方法一：namespace DesignPattern_Singleton{// class Singletonclass Singleton{protected:Singleton() {}static Singleton *_instance ;private:Singleton(const Singleton&) ;Singleton& operator=(const Singleton&) ;} ;Singleton* Singleton::_instance = NULL ;// class ConcreteSingletonclass ConcreteSingleton : public Singleton{public:static Singleton* Instance() ;protected:ConcreteSingleton() {}} ;Singleton* ConcreteSingleton::Instance(){(_instance == NULL) ? _instance = new ConcreteSingleton() : 0 ; return _instance ;}}客户端代码：{using namespace DesignPattern_Singleton ;Singleton *p = ConcreteSingleton::Instance() ;}方法二：namespace DesignPattern_Singleton{// class Singletonclass Singleton{protected:Singleton() {}private:Singleton(const Singleton&) ;Singleton& operator=(const Singleton&) ;} ;// class ConcreteSingletonclass ConcreteSingleton : public Singleton{public:static Singleton* Instance() { static ConcreteSingleton _instance ; return &_instance ; }protected:ConcreteSingleton() {}} ;}客户端代码：{using namespace DesignPattern_Singleton ;Singleton *p = ConcreteSingleton::Instance() ;}方法三：namespace DesignPattern_Singleton{template < class T >class Singleton{public:static T* Instance() { static T _instance ; return &_instance ; }protected:Singleton() {}private:Singleton(const Singleton &) ;Singleton& operator=(const Singleton&) ;} ;class ConcreteSingleton : public Singleton< ConcreteSingleton > {} ;}客户端代码{using namespace DesignPattern_Singleton ;ConcreteSingleton *p = ConcreteSingleton::Instance() ;}