单例模式

确保一个类只有一个实例，而且自行实例化，并向整个系统提供这个实例

因此单例模式的构造函数是私有的，并且实例是static静态的，还需要提供一个静态方法getInstance()获取实例

单例模式分饿汉式和懒汉式

饿汉式

程序启动时就创建实例，一开始就创建实例并始终需要使用该实例

优点：线程安全，实现简单

缺点：无法延迟加载，会浪费资源

class Singleton {
private:
    static Singleton instance;  // 静态实例对象
    
    // 私有构造函数和拷贝控制
    Singleton() = default;
    ~Singleton() = default;
    Singleton(const Singleton&) = delete;
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

public:
    static Singleton& getInstance() {
        return instance;
    }
};

// 静态成员变量必须在类外初始化
Singleton Singleton::instance;

懒汉式

首次调用静态方法获取实例时才创建实例

普通写法会出现线程不安全的情况，如果只加一种锁那么创建好实例之后仍然会每次加上锁再去判断，每次都会加锁影响性能

#include <mutex>

class Singleton {
private:
    static Singleton* instance;
    static std::mutex mutex_;
    
    // 私有构造函数和拷贝控制
    Singleton() = default;
    ~Singleton() = default;
    Singleton(const Singleton&) = delete;
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

public:
    static Singleton* getInstance() {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);  // 全局加锁
        if (instance == nullptr) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
};

// 静态成员变量初始化
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mutex_;

判空 锁 判空 锁 这样的形式就会防止锁消耗性能

#include <mutex>

class Singleton {
private:
static Singleton* instance;
static std::mutex mutex_;
Singleton() = default;
~Singleton() = default;
Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

public:
static Singleton* getInstance() {
    Singleton* tmp = instance;
    if (tmp == nullptr) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
        tmp = instance;
        if (tmp == nullptr) {
            tmp = new Singleton();
            instance = tmp;
        }
    }
    return tmp;
}
};

Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mutex_;

C++实现单例模式的一些问题

C++的类内除了默认的构造函数，还有默认的拷贝构造和默认赋值运算符

所以我们需要将其禁用，使用=delete，防止出现外部的拷贝构造和赋值操作

另外懒汉式要想保证线程安全就必须使用指针去实现或C++11Meyers