C++實(shí)現(xiàn)單例模式日志輸出詳解

更新時(shí)間：2023年04月23日 17:07:33 作者：Thomas_Lbw

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了C++中單例模式的相關(guān)知識(shí)，并給出單例模式日志實(shí)現(xiàn)，文中的示例代碼講解詳細(xì)，感興趣的小伙伴可以了解一下

一、單例模式簡單介紹

1.1 基礎(chǔ)介紹

單例模式只保證一個(gè)程序內(nèi)只有一個(gè)實(shí)例存在，并提供全局訪問點(diǎn)來訪問該實(shí)例，其實(shí)就是單例模式的類對(duì)象只允許存在一個(gè)，它和多線程思想恰恰相反，為的是保證操作資源的安全。比如日志系統(tǒng)需要記載時(shí)間的，如果多線程會(huì)搞得很亂。

實(shí)現(xiàn)單例模式的關(guān)鍵是構(gòu)造函數(shù)需要被設(shè)為私有，以防止外部代碼創(chuàng)建多個(gè)實(shí)例。同時(shí)，需要提供一個(gè)靜態(tài)方法來獲取實(shí)例，這個(gè)方法會(huì)檢查是否已經(jīng)有一個(gè)實(shí)例存在，如果存在就返回這個(gè)實(shí)例，否則就創(chuàng)建一個(gè)新的實(shí)例并返回。

下面是一個(gè)簡單的 C++ 單例模式示例代碼：

class Singleton {
public:
  static Singleton* GetInstance() {
    if (instance_ == nullptr) {
      instance_ = new Singleton();
    }
    return instance_;
  }
 
  void DoSomething() {
    // ...
  }
 
private:
  Singleton() {
    // ...
  }
 
  static Singleton* instance_;
};
 
Singleton* Singleton::instance_ = nullptr;

1.2 單例模式使用場景

1.配置管理器：在一個(gè)應(yīng)用程序中，配置信息可能需要在多個(gè)地方被訪問，而且這些配置信息通常是只讀的。使用單例模式可以保證配置信息只被加載一次，同時(shí)提供一個(gè)全局訪問點(diǎn)來訪問配置信息。

2.日志記錄器：在一個(gè)應(yīng)用程序中，日志信息可能需要在多個(gè)地方被記錄，而且記錄器通常是只有一個(gè)的。使用單例模式可以保證只有一個(gè)日志記錄器被創(chuàng)建，并且提供一個(gè)全局訪問點(diǎn)來記錄日志信息。

3.數(shù)據(jù)庫連接池：在一個(gè)應(yīng)用程序中，需要連接數(shù)據(jù)庫的地方可能很多，而且數(shù)據(jù)庫連接通常是有限的資源。使用單例模式可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫連接池，保證連接只被創(chuàng)建一次，并且提供一個(gè)全局訪問點(diǎn)來獲取連接。

4.計(jì)數(shù)器：在一個(gè)應(yīng)用程序中，可能需要對(duì)某個(gè)事件或操作進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，而且這些計(jì)數(shù)器通常是只有一個(gè)的。使用單例模式可以保證計(jì)數(shù)器只被創(chuàng)建一次，并且提供一個(gè)全局訪問點(diǎn)來進(jìn)行計(jì)數(shù)。

5.緩存管理器：在一個(gè)應(yīng)用程序中，需要對(duì)某些數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，而且緩存數(shù)據(jù)的容量通常是有限的。使用單例模式可以實(shí)現(xiàn)緩存管理器，保證緩存只被創(chuàng)建一次，并且提供一個(gè)全局訪問點(diǎn)來訪問緩存數(shù)據(jù)。

二、單例模式實(shí)現(xiàn)日志記錄（Singleton Logger）

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <ctime>
 
using namespace std;
 
class Logger {
private:
    static Logger* instance;
    ofstream logFile;
 
    Logger() {
        string filename = "log.txt";
        logFile.open(filename.c_str(), ios::out | ios::app);
    }
 
public:
    static Logger* getInstance() {
        if (instance == NULL) {
            instance = new Logger();
        }
        return instance;
    }
 
    void log(string message) {
        time_t now = time(0);
        char* dt = ctime(&now);
        logFile << dt << ": " << message << endl;
    }
};
 
Logger* Logger::instance = NULL;
 
int main() {
    Logger* logger = Logger::getInstance();
    logger->log("Hello World!");
    return 0;
}

在上述代碼中，Logger類具有私有的構(gòu)造函數(shù)和一個(gè)私有的靜態(tài)成員變量instance。getInstance()函數(shù)是一個(gè)公有的靜態(tài)成員函數(shù)，它返回Logger類的唯一實(shí)例。如果實(shí)例不存在，則創(chuàng)建一個(gè)新的實(shí)例。log()函數(shù)用于向日志文件寫入消息。

在main函數(shù)中，我們首先獲取Logger實(shí)例，然后調(diào)用log()函數(shù)記錄日志。由于Logger類是單例模式，因此在程序運(yùn)行期間只會(huì)有一個(gè)Logger實(shí)例存在，因此多次調(diào)用log()函數(shù)將在同一個(gè)文件中記錄日志。

請(qǐng)注意，由于單例模式在多線程環(huán)境下可能存在問題，因此需要進(jìn)行線程安全的處理。在本例中，我們忽略了線程安全問題，僅提供了單線程環(huán)境下的實(shí)現(xiàn)。