Singleton(一)

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-08-14 03:54 108阅读 0赞

#### 1 用以支持 Singleton 的一些 C++ 几基本手法 ####

// Header file Singleton.h
    class Singleton
    {
    public:
    	static Singleton* Instance()
    	{
    		if (!pInstance_)
    			pInstance_ = new Singleton;
    		return pInstance_;
    	}
    private:
    	Singleton();
    	Singleton(const Singleton&);
    	static Singleton* pInstance_;
    };
    // Implementation file Singleton.cpp
    Singleton* Singleton::pInstance_ = 0;

问题：如果客户端（调用端）使用 delete 删除了 Singleton 怎么办？

// Header file Singleton.h
    class Singleton
    {
    public:
            // 传回引用而非指针避免客户端 delete Singleton 对象，这样比较安全些
    	static Singleton& Instance()
    	{
    		if (!pInstance_)
    			pInstance_ = new Singleton;
    		return *pInstance_;
    	}
    private:
    	Singleton();
    	Singleton(const Singleton&);
    	static Singleton* pInstance_;
    };
    // Implementation file Singleton.cpp
    Singleton* Singleton::pInstance_ = 0;

#### 2 另一种方式构造 Singleton ####

// Header file Singleton.h
    class Singleton
    {
    public:
    	static Singleton* Instance()
    	{
    		return &instance_;
    	}
            int Dosomething()
            {
            // ....
            }
    private:
    	//....
    	static Singleton instance_;
    };
    // Implementation file Singleton.cpp
    Singleton Singleton::instance_;

问题：Singleton::instance\_静态对象的初始化是否优先于使用者对象的调用？

// SomeFile.cpp
    #include "singleton.h"
    int global = Singleton::Instance()->Dosomething(); // 这时，Singleton::instance_对象已经初始化了吗？

**面对不同编译单元（c++源文件）中动态初始化对象，C++并未定义其间的初始化顺序。**

由于无法确保编译器一定先将instance\_初始化，所以全局变量 global 的初值设定中对 Singleton::Instance的调用有可能传回一个尚未构造的对象。这意味着无法保证任何外部对象所使用的 instance\_ 是一个已被正确初始化的对象。

#### 3 保证 “Singleton的唯一性“ ####

class Singleton
    {
    public:
    	static Singleton& Instance();// unique point of access
            //....
    private:
    	Singleton();
    	Singleton(const Singleton&);
    	Singleton& operator=(const Singleton&);
    	~Singleton();</strong>
    };

#### 4 Singleton 应该在什么时候摧毁自身实体？ ####

Singleton 未被删除，也不会造成内存泄露，因为singleton并非累积性数据，到进程结束仍然保存着一份实体。

然而，泄露是存在的，而且更隐蔽更有害，那就是资源泄露。这是因为 Singleton 构造函数可以索求广泛的资源：网络连接、OS互斥体和进程通讯方法中的各种handles等等。

避免资源泄露的唯一正确方法是在程序关闭时期删除 Singleton 对象。问题在于我们必须谨慎选择删除时机，确保 Singleton 对象被摧毁后不会再有任何人取用它。

// Meyers Singleton （由 Scott Meyers 最先提出）
    class Singleton
    {
    public:
    	static Singleton& Instance() ）
    	{
    		static Singleton obj; // 使用局部的静态变量，函数内的 static 对象在该函数第一次执行时被初始化（即执行期才初始化的 static 变量）
    		return obj;
    	}
    private:
    	Singleton();
    	Singleton(const Singleton&);
    	Singleton& operator=(const Singleton&);
    	~Singleton();
    };

”执行期才初始化“的 static 变量 和 ”通过编译器常量加以初始化“ 的基本型 static 变量的区别？

int Fun()
    {
        static int x = 100; // 这是“通过编译期常量加以初始化”
        return ++x;
    }

这种情况下 x 的初始化会在程序中的任何一行被执行之前完成，而且通常是在程序装在期间。 Fun() 第一次被调用前， x 早就被设为100了。如果初始值不是一个编译期常量，抑或静态变量是个拥有构造函数的对象，那么变量的初始化将发生于执行期，也就是跟第一次行经其定义式之时。

此外，编译器会产生一些代码，使得初始化之后，执行期相关机制会登记需被析构的变量（拥有构造函数的静态对象和全局对象）。这些代码的 C++ 伪代码看起来像下面这样：

static Singleton& Instance() 
    {
            // Functions generated by the compiler
            extern void __ConstructSingleton(void* memory);
            extern void __DestroySingleton();
            // variable是generated by the compiler
            static bool __initialized = false;
            // Buffer that holds the singleton
            // (We assume it is properly aligned)
            static char __buffer[sizeof(Singleton)];
            if (!__initialized)
            {
                    // First call, construct object
      		// Will invoke Singleton::Singleton
     		__ConstructSingleton(__buffer);
    		// register destruction
     		atexit(__DestroySingleton);
    		__initialized = true;
             }
    	return *reinterpret_cast<Singleton*>(__Object);
    }

atexit 是由标准C 程序库提供，让你得以注册一些在程序结束之际自动被调用的的函数，且被调用次序为后进先出（LIFO。C++对象以LIFO方式进行，县产生的对象后摧毁你。当然，以 new 和 delete 管理的对象不遵守这一规则）。

编译器自动产生出 \_\_DestroySingleton 函数（它被执行后会摧毁 \_\_buffer 内存内的 Singleton 对象）并将其地址传给 atexit()。  
atexit 函数的声明：int atexit(void (\*pFun)());

atexit 如何运作？ 每次被调用，它的参数会被压入 C runtime library 所维护的一个私有 stack 内。程序结束之际，执行期相关机制便会调用那些经由 atexit() 登记的函数。

**Meyer singleton 提供的是"程序结束之际摧毁 Singleton"最简单的方式。**