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在有些时候,我们在进行架构设计时,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)。比如在超市的收银系统,一个扫描机就对应一个,每个屏幕也会对应一个,基于这种情况,我们就提出了单例模式。那么问题就来了:如何定义一个类,并且使得这个类最多只能创建一个对象呢?那么就必须得控制类的对象数目,必须对外隐藏构造函数。思路是:将构造函数的访问属性设置为 private,定义 instance 并初始化为 NULL;当需要使用对象时,访问 instance 的值,如果是空值,那么便创建对象并用 instance 标记,如果是非空值,返回 instance 标记的对象。
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#include#include using namespace std; class SObject { static SObject* c_instance; SObject(const SObject&); SObject& operator= (const SObject&); SObject() {} public: static SObject* getInstance(); void print() { cout << "this = " << this << endl; } }; SObject* SObject::c_instance = NULL; 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; }
我们来看看是否符合单例类的要求呢?
显然是已经符合我们的要求了哈。虽然看起来是创建了三个对象,但是它们都指向了同一对象。我们上面的实现显然是已经实现了功能,但是有个小瑕疵,就是它必须定义静态成员变量 c_instance,必须定义静态成员函数 getInstance()。那么我们的解决方案就是将单例模式相关的代码抽取出来,开发成单例类模板。当需要单例类时,直接使用单例类模板。下来我们进行单例类的改写
Singleton.h 源码
#ifndef _SINGLETON_H_ #define _SINGLETON_H_ template < typename T > class Singleton { static T* c_instance; public: static T* getInstance(); }; template < typename T > T* Singleton::c_instance = NULL; template < typename T > T* Singleton ::getInstance() { if( c_instance == NULL ) { c_instance = new T; } return c_instance; } #endif
Test.cpp 源码
#include#include #include "Singleton.h" using namespace std; class SObject { friend class Singleton ; SObject(const SObject&); SObject& operator= (const SObject&); SObject() {} public: void print() { cout << "this = " << this << endl; } }; int main() { SObject* s = Singleton ::getInstance(); SObject* s1 = Singleton ::getInstance(); SObject* s2 = Singleton ::getInstance(); s->print(); s1->print(); s2->print(); return 0; }
我们来看看编译结果
已经正确实现了。可能有细心的朋友会注意到我们只是进行了 new 操作,并没有去 delete。我们这块是单例模式,因此说这个对象一旦创建,便会一直存在,所以不需要去进行 delete 操作。我们现在已经掌握了一种设计模式,通过对单例类模板的学习,总结如下:1、单例模式是开发中最常用的设计模式之一;2、单例模式的应用使得一个类最多只有一个对象;3、可以将单例模式相关的代码抽象成类模板;4、需要使用单利模式的类直接使用单例类模板。
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