C++實(shí)現(xiàn)單例模式的自動(dòng)釋放

更新時(shí)間：2021年09月13日 11:49:27 作者：帶著你的名字

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了C++實(shí)現(xiàn)單例模式的自動(dòng)釋放，文中示例代碼介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

單例模式是為了確保某個(gè)類只能創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象而設(shè)計(jì)的。當(dāng)一個(gè)程序的某個(gè)類型只允許有一個(gè)實(shí)例的時(shí)候使用。

一般采用動(dòng)態(tài)分配的方式來生成單例對(duì)象，這個(gè)時(shí)候C++程序員就需要考慮內(nèi)存回收的問題了，所以為了避免在使用單例模式時(shí)忘記回收資源而造成內(nèi)存泄漏的問題，在實(shí)現(xiàn)單例模式的時(shí)候就使其可以自動(dòng)被回收。

不帶自動(dòng)釋放的單例模式的實(shí)現(xiàn)與銷毀

我們先來復(fù)習(xí)一下沒有自動(dòng)回收機(jī)制的單例模式的實(shí)現(xiàn)和銷毀。

單例模式的實(shí)現(xiàn)：

將構(gòu)造函數(shù)私有化
在類中定義一個(gè)靜態(tài)的指向本類型的指針變量
定義一個(gè)返回值為該類的指針的靜態(tài)成員函數(shù)，在類的外部調(diào)用該函數(shù)，生成單例對(duì)象。

單例模式的銷毀：

不能在析構(gòu)函數(shù)中釋放那個(gè)指向本類型的指針變量
需要用靜態(tài)的成員函數(shù)回收指向本類型的指針變量，然后在類的外部調(diào)用該成員函數(shù)來銷毀該單例對(duì)象。

單例模式的自動(dòng)釋放

主要思想是，利用C++棧對(duì)象消亡是會(huì)自動(dòng)回收的特點(diǎn)，來自動(dòng)回收分配在堆上的單例對(duì)象，可以通過四種方法：友元類、內(nèi)部類+靜態(tài)數(shù)據(jù)成員、atexit()函數(shù)、pthread_once()+atexit()來實(shí)現(xiàn)

廢話不多說，直接上代碼。

1.借助友元類

//利用友元類，實(shí)現(xiàn)單例模式的自動(dòng)釋放

#include <stdio.h>
#include <iostream>

using std::cout;
using std::endl;
using std::cin;

class AutoRelease;

class Singleton{
    //單例模式的類
public:
    static Singleton *getInstance();//返回單例指針

private:
    friend class AutoRelease;
    Singleton();  //構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)都得是private
    ~Singleton();
    static Singleton *_pInstance;
};

Singleton *Singleton::getInstance(){
    if(_pInstance == nullptr){
        _pInstance = new Singleton();
    }
    return _pInstance;
}

Singleton::Singleton()
{
    cout << "Singleton()" << endl;
}

Singleton::~Singleton(){
    cout << "~Singleton()" << endl;
}

class AutoRelease{
    //用來實(shí)現(xiàn)單例的自動(dòng)釋放的類
    //應(yīng)該保存在棧上，程序結(jié)束時(shí)自動(dòng)回收單例的資源
public:
    AutoRelease(){
        cout << "AutoRelease()" << endl;
    }
    ~AutoRelease(){
        cout << "~AutoRelease()" << endl;
        if(Singleton::_pInstance == nullptr){
            return;
        }
        delete Singleton::_pInstance;
        Singleton::_pInstance = nullptr;
    }
};

Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr;  //飽漢模式

int main()
{
    Singleton *s1 = Singleton::getInstance();
    Singleton *s2 = Singleton::getInstance();
    AutoRelease at;
    printf("s1 = %p\n", s1);
    printf("s2 = %p\n", s2);
    s1 = nullptr;
    s2 = nullptr;
    return 0;
}

2.借助內(nèi)部類和靜態(tài)數(shù)據(jù)成員

//利用內(nèi)部類，實(shí)現(xiàn)單例模式的自動(dòng)釋放

#include <stdio.h>
#include <iostream>

using std::cout;
using std::endl;
using std::cin;

class Singleton{
    //單例模式的類
public:
    static Singleton *getInstance();//返回單例指針

private:
    friend class AutoRelease;
    Singleton();  //構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)都得是private
    ~Singleton();
    static Singleton *_pInstance;

private:
    //應(yīng)該設(shè)計(jì)為私有類，避免類外的其他成員使用
    class AutoRelease{
        //用來實(shí)現(xiàn)單例的自動(dòng)釋放的內(nèi)部類
        //應(yīng)該保存在棧上，程序結(jié)束時(shí)自動(dòng)回收單例的資源
    public:
        AutoRelease(){
            cout << "AutoRelease()" << endl;
        }
        ~AutoRelease(){
            cout << "~AutoRelease()" << endl;
            if(Singleton::_pInstance == nullptr){
                return;
            }
            delete Singleton::_pInstance;
            Singleton::_pInstance = nullptr;
        }
    };

private:
    static AutoRelease _at;  //由于AutoRelease是private，所以對(duì)象應(yīng)該放在靜態(tài)區(qū)
};

Singleton *Singleton::getInstance(){
    if(_pInstance == nullptr){
        _pInstance = new Singleton();
    }
    return _pInstance;
}

Singleton::Singleton()
{
    cout << "Singleton()" << endl;
}

Singleton::~Singleton(){
    cout << "~Singleton()" << endl;
}


/* Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr;  //飽漢模式 */
//飽漢模式多線程時(shí)不安全，需要使用餓漢模式，在程序跑起來前就生成單例對(duì)象
Singleton *Singleton::_pInstance = Singleton::getInstance();//餓漢模式
Singleton::AutoRelease Singleton::_at;

int main()
{
    Singleton *s1 = Singleton::getInstance();
    Singleton *s2 = Singleton::getInstance();
    printf("s1 = %p\n", s1);
    printf("s2 = %p\n", s2);
    s1 = nullptr;
    s2 = nullptr;
    return 0;
}

3.借助atexit()函數(shù)

//利用atexit函數(shù)，實(shí)現(xiàn)單例模式的自動(dòng)釋放

#include <stdio.h>
#include <iostream>

using std::cout;
using std::endl;
using std::cin;

class Singleton{
    //單例模式的類
public:
    static Singleton *getInstance();//返回單例指針
    static void destroy();

private:
    friend class AutoRelease;
    Singleton();  //構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)都得是private
    ~Singleton();
    static Singleton *_pInstance;
};

Singleton *Singleton::getInstance(){
    if(_pInstance == nullptr){
        _pInstance = new Singleton();
        //注冊(cè)destroy函數(shù)，在進(jìn)程結(jié)束的時(shí)候執(zhí)行，從而自動(dòng)回收單例
        atexit(Singleton::destroy);
    }
    return _pInstance;
}

void Singleton::destroy(){
    if(Singleton::_pInstance == nullptr){
        return;
    }
    delete Singleton::_pInstance;
    Singleton::_pInstance = nullptr;
}

Singleton::Singleton()
{
    cout << "Singleton()" << endl;
}

Singleton::~Singleton(){
    cout << "~Singleton()" << endl;
}

//為了保證多線程情況下的安全性，使用餓漢模式
Singleton *Singleton::_pInstance = Singleton::getInstance();  //餓漢模式

int main()
{
    Singleton *s1 = Singleton::getInstance();
    Singleton *s2 = Singleton::getInstance();
    printf("s1 = %p\n", s1);
    printf("s2 = %p\n", s2);
    s1 = nullptr;
    s2 = nullptr;
    return 0;
}

4.借助pthread_once和atexit函數(shù)

//利用pthread_once和atexit函數(shù)，實(shí)現(xiàn)單例模式的自動(dòng)釋放

#include <stdio.h>
#include <iostream>

using std::cout;
using std::endl;
using std::cin;

class Singleton{
    //單例模式的類
public:
    static void init();
    static Singleton *getInstance();//返回單例指針
    static void destroy();

private:
    friend class AutoRelease;
    Singleton();  //構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)都得是private
    ~Singleton();
    static pthread_once_t _once;
    static Singleton *_pInstance;
};

void Singleton::init(){
    //初始化單例，注冊(cè)回收函數(shù)
    if(_pInstance == nullptr){
        _pInstance = new Singleton();
        atexit(Singleton::destroy);
    }
}

Singleton *Singleton::getInstance(){
    //執(zhí)行pthread_once，保證在多線程的情況下創(chuàng)建單例對(duì)象的安全性
    pthread_once(&_once, init);

    return _pInstance;
}

void Singleton::destroy(){
    if(Singleton::_pInstance == nullptr){
        return;
    }
    delete Singleton::_pInstance;
    Singleton::_pInstance = nullptr;
}

Singleton::Singleton()
{
    cout << "Singleton()" << endl;
}

Singleton::~Singleton(){
    cout << "~Singleton()" << endl;
}

//由于已經(jīng)使用了pthread_once來保證安全性，所以使用飽漢模式即可
Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr;
/* Singleton *Singleton::_pInstance = Singleton::getInstance();  //餓漢模式 */
pthread_once_t Singleton::_once = PTHREAD_ONCE_INIT;

int main()
{
    Singleton *s1 = Singleton::getInstance();
    Singleton *s2 = Singleton::getInstance();
    printf("s1 = %p\n", s1);
    printf("s2 = %p\n", s2);
    s1 = nullptr;
    s2 = nullptr;
    return 0;
}

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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