Singleton模式要求类只能创建一个实体对象。刚开始学习单件模式之时，在网上搜了一下，发现实现的方式有多种多样，但很多实现方式都存在着一些缺陷，如内存泄露，野指针。尤其是野指针问题不好处理，因为野指针的产生是由调用者产生的。显然，CSingleton类的设计者并不能控制调用者对操作，但却可以限制调用者的调用方式。
下面通过几种不同的Singleton模式的实现方式来分析。
1、在CSingleton类中建立一个指向CSingleton类的指针的静态变量，在用户第一次调用实体化函数时对该变量进行分配空间。该方法就存在内存泄露的问题。为了阻止调用者对CSingleton类进行实例化，要把CSingleton类的构造函数、拷贝构造函数和赋值运算符都设为私有。为了防止出现野指针，也应该阻止用户对CSingleton类的指针进行释放。
C++代码
#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;
class CSingleton
{
private:
// 构造函数
CSingleton()
{
cout<<"CSingleton Constructor!\n";
}
// 拷贝构造函数
CSingleton(const CSingleton& Src)
{
cout<<"CSingleton Copy Constructor!\n";
}
// 赋值运算符
void operator=(const CSingleton& Src)
{
cout<<"CSingleton Copy Operator!\n";
}
// 析构函数
~CSingleton()
{
cout<<"CSingleton Destructor!\n";
}
private:
// 唯一的实体对象
static CSingleton* ms_pInstance;
public:
// 获得实体对象指针
static CSingleton* GetInstance()
{
if (NULL == ms_pInstance)
{
ms_pInstance = new CSingleton();
}
return ms_pInstance;
}
// 测试函数
void Print()
{
cout<<"Print CSingleton!\n";
}
};
CSingleton* CSingleton::ms_pInstance = NULL;
int _tmain(void)
{
CSingleton* pSingleton1 = CSingleton::GetInstance();
pSingleton1->Print();
CSingleton* pSingleton2 = CSingleton::GetInstance();
pSingleton2->Print();
// 析构函数为私有，编译错误
// delete pSingleton1;
system("pause");
return 0;
}
2、智能指针auto_ptr是防止内存泄露的有效方法，智能指针会执行动态分配内存对象的自动释放工作。因为auto_ptr在释放内存时，需要调用CSingleton类的析构函数，因此，必须把atuo_ptr<CSingleton>设为类的友元，以保证对象内存的释放。但如果auto_ptr在外部再次获得CSingle指针的占用权，将会导致错误，而且是编译器无法检测的错误，是一个潜在的危险。
C++代码
#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;
class CSingleton
{
private:
// 构造函数
CSingleton()
{
cout<<"CSingleton Constructor!\n";
}
// 拷贝构造函数
CSingleton(const CSingleton& Src)
{
cout<<"CSingleton Copy Constructor!\n";
}
// 赋值运算符
void operator=(const CSingleton& Src)
{
cout<<"CSingleton Copy Operator!\n";
}
// 析构函数
~CSingleton()
{
cout<<"CSingleton Destructor!\n";
}
public:
// 获得实体对象指针
static CSingleton* GetInstance()
{
static CSingleton s_Instance;
return &s_Instance;
}
// 测试函数
void Print()
{
cout<<"Print CSingleton!\n";
}
};
int _tmain(void)
{
CSingleton* pSingleton1 = CSingleton::GetInstance();
pSingleton1->Print();
CSingleton* pSingleton2 = CSingleton::GetInstance();
pSingleton2->Print();
// 析构函数为私有，编译错误
// delete pSingleton1;
system("pause");
return 0;
}
3、在GetInstance函数中创建一个静态变量，并把静态变量的指针返回给调用者。这种方式是我目前所了解的最优的实现方法，既没有内存泄露，也没有野指针的现象。但是，该方式在VC6.0下时编译不过的，是VC6.0的一个bug。还好现在，我已经升级到了VS2010。经过VS2010测试，可以顺利通过。估计VS2003以后的版本就能支持，但未具体测试过。
C++代码
#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class CSingleton
{
public:
friend class auto_ptr<CSingleton>;
private:
// 构造函数
CSingleton()
{
cout<<"CSingleton Constructor!\n";
}
// 拷贝构造函数
CSingleton(const CSingleton& Src)
{
cout<<"CSingleton Copy Constructor!\n";
}
// 赋值运算符
void operator=(const CSingleton& Src)
{
cout<<"CSingleton Copy Operator!\n";
}
// 析构函数
~CSingleton()
{
cout<<"CSingleton Destructor!\n";
}
private:
// 唯一的实体对象
/*static CSingleton* ms_pInstance;*/
static auto_ptr<CSingleton> m_apInstance;
public:
// 获得实体对象指针
static CSingleton* GetInstance()
{
if (!m_apInstance.get())
{
m_apInstance.reset(new CSingleton());
}
return m_apInstance.get();
}
// 测试函数
void Print()
{
cout<<"Print CSingleton!\n";
}
};
auto_ptr<CSingleton> CSingleton::m_apInstance;
int _tmain(void)
{
CSingleton* pSingleton1 = CSingleton::GetInstance();
pSingleton1->Print();
CSingleton* pSingleton2 = CSingleton::GetInstance();
pSingleton2->Print();
// 析构函数为私有，编译错误
// delete pSingleton1;
// 编译器无法检测的错误，多次释放内存
// auto_ptr<CSingleton> apSingleton(pSingleton1);
system("pause");
return 0;
}