题目：实现Singleton模式
1 解法一：单线程解法
缺点：多线程情况下，每个线程可能创建出不同的Singleton实例
#include <iostream>
using namespace std;
class Singleton
{
public:
static Singleton* GetInstance()
{
static Singleton instance; // 局部静态对象
return &instance;
}
~Singleton()
{
cout << "~Singleton ..." << endl;
}
private:
Singleton(const Singleton& other);
Singleton& operator=(const Singleton& other);
Singleton()
{
cout << "Singleton ..." << endl;
}
};
int main(void)
{
Singleton* s1 = Singleton::GetInstance();
Singleton* s2 = Singleton::GetInstance(); return 0;
}2 解法二：多线程+加锁
解法1是最简单，也是最普遍的实现方式，也是现在网上各个博客中记述的实现方式，但是，这种实现方式，有很多问题，比如：没有考虑到多线程的问题，在多线程的情况下，就可能创建多个Singleton实例，以下版本是改善的版本。
注意：下面的代码涉及互斥锁以及多线程测试，使用了C++11的多线程库，std::thread,，std::mutex，请使用支持C++11多线程的编译器，并确认开启了C++11的编译选项，具体方法见：http://blog.csdn.net/huhaijing/article/details/51753085
#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>
#include <vector>
using namespace std;
class Singleton
{
private:
static mutex m_mutex; // 互斥量
Singleton(){}
static Singleton* m_pInstance;
public:
static Singleton* getInstance(){
if(m_pInstance == NULL){
m_mutex.lock(); // 使用C++11中的多线程库
if(m_pInstance == NULL){ // 两次判断是否为NULL的双重检查
m_pInstance = new Singleton();
}
m_mutex.unlock();
}
return m_pInstance;
}
static void destroyInstance(){
if(m_pInstance != NULL){
delete m_pInstance;
m_pInstance = NULL;
}
}
};
Singleton* Singleton::m_pInstance = NULL;
mutex Singleton::m_mutex;
/**********print_singleton_instance()是用来销毁对象的，需在主函数里显示调用，不自然*************/
//void print_singleton_instance(){
// Singleton *singletonObj = Singleton::getInstance();
// cout << singletonObj << endl;
//}
//利用对象确定性析构，定义嵌套类class Garbo{ public:~Garbo() { if(m_pInstance){delete m_pInstance;} }
};
static Garbo garbo;};Singleton::Garbo Singleton::garbo;Singleton* Singleton::m_pInstance=NULL:mutex Singleton::m_mutex;
// 多个进程获得单例
void Test1(){
// 预期结果，打印出相同的地址，之间可能缺失换行符，也属正常现象
vector<thread> threads;
for(int i = 0; i < 10; ++i){
threads.push_back(thread(print_singleton_instance));
}
for(auto& thr : threads){
thr.join();
}
}
int main(){
Test1();
// Singleton::destroyInstance();
return 0;
} 此处进行了两次m_pInstance == NULL的判断，是借鉴了Java的单例模式实现时，使用的所谓的“双检锁”机制。因为进行一次加锁和解锁是需要付出对应的代价的，而进行两次判断，就可以避免多次加锁与解锁操作，同时也保证了线程安全。但是，如果进行大数据的操作，加锁操作将成为一个性能的瓶颈；为此，一种新的单例模式的实现也就出现了。
3 解法三：const static 型实例
#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>
using namespace std;
class Singleton
{
private:
Singleton(){}
static const Singleton* m_pInstance;
public:
static Singleton* getInstance(){
return const_cast<Singleton *>(m_pInstance); // 去掉“const”特性
// 注意！若该函数的返回值改为const static型，则此处不必进行const_cast静态转换
// 所以该函数可以改为：
/*
const static Singleton* getInstance(){
return m_pInstance;
}
*/
}
static void destroyInstance(){
if(m_pInstance != NULL){
delete m_pInstance;
m_pInstance = NULL;
}
}
};
const Singleton* Singleton::m_pInstance = new Singleton(); // 利用const只能定义一次，不能再次修改的特性，static继续保持类内只有一个实例
void print_singleton_instance(){
Singleton *singletonObj = Singleton::getInstance();
cout << singletonObj << endl;
}
// 多个进程获得单例
void Test1(){
// 预期结果，打印出相同的地址，之间可能缺失换行符，也属正常现象
vector<thread> threads;
for(int i = 0; i < 10; ++i){
threads.push_back(thread(print_singleton_instance));
}
for(auto& thr : threads){
thr.join();
}
}
int main(){
Test1();
Singleton::destroyInstance();
return 0;
} 因为静态初始化在程序开始时，也就是进入主函数之前，由主线程以单线程方式完成了初始化，所以静态初始化实例保证了线程安全性。在性能要求比较高时，就可以使用这种方式，从而避免频繁的加锁和解锁造成的资源浪费。由于上述三种实现，都要考虑到实例的销毁，关于实例的销毁，待会在分析。
4 解法四：在get函数中创建并返回static临时实例的引用
PS：该方法不能人为控制单例实例的销毁
#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>
using namespace std;
class Singleton
{
private:
Singleton(){}
public:
static Singleton* getInstance(){
static Singleton m_pInstance; // 注意，声明在该函数内
return &m_pInstance;
}
};
void print_singleton_instance(){
Singleton *singletonObj = Singleton::getInstance();
cout << singletonObj << endl;
}
// 多个进程获得单例
void Test1(){
// 预期结果，打印出相同的地址，之间可能缺失换行符，也属正常现象
vector<thread> threads;
for(int i = 0; i < 10; ++i){
threads.push_back(thread(print_singleton_instance));
}
for(auto& thr : threads){
thr.join();
}
}
// 单个进程获得多次实例
void Test2(){
// 预期结果，打印出相同的地址，之间换行符分隔
print_singleton_instance();
print_singleton_instance();
}
int main(){
cout << "Test1 begins: " << endl;
Test1();
cout << "Test2 begins: " << endl;
Test2();
return 0;
}以上就是四种主流的单例模式的实现方式。
5 解法五：最终方案，最简&显式控制实例销毁
在上述的四种方法中，除了第四种没有使用new操作符实例化对象以外，其余三种都使用了；
我们一般的编程观念是，new操作是需要和delete操作进行匹配的；是的，这种观念是正确的。在上述的实现中，是添加了一个destoryInstance的static函数，这也是最简单，最普通的处理方法了；但是，很多时候，我们是很容易忘记调用destoryInstance函数，就像你忘记了调用delete操作一样。由于怕忘记delete操作，所以就有了智能指针；那么，在单例模型中，没有“智能单例”，该怎么办？怎么办？
在实际项目中，特别是客户端开发，其实是不在乎这个实例的销毁的。因为，全局就这么一个变量，全局都要用，它的生命周期伴随着软件的生命周期，软件结束了，它也就自然而然的结束了，因为一个程序关闭之后，它会释放它占用的内存资源的，所以，也就没有所谓的内存泄漏了。
但是，有以下情况，是必须需要进行实例销毁的：
- 在类中，有一些文件锁了，文件句柄，数据库连接等等，这些随着程序的关闭而不会立即关闭的资源，必须要在程序关闭前，进行手动释放；
- 具有强迫症的程序员。
在代码实现部分的第四种方法能满足第二个条件，但是无法满足第一个条件。好了，接下来，就介绍一种方法，这种方法也是我从网上学习而来的，代码实现如下：
#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>
using namespace std;
class Singleton
{
private:
Singleton(){}
static Singleton* m_pInstance;
// **重点在这**
class GC // 类似Java的垃圾回收器
{
public:
~GC(){
// 可以在这里释放所有想要释放的资源，比如数据库连接，文件句柄……等等。
if(m_pInstance != NULL){
cout << "GC: will delete resource !" << endl;
delete m_pInstance;
m_pInstance = NULL;
}
};
};
// 内部类的实例
static GC gc;
public:
static Singleton* getInstance(){
return m_pInstance;
}
};
Singleton* Singleton::m_pInstance = new Singleton();
Singleton::GC Singleton::gc;
void print_instance(){
Singleton* obj1 = Singleton::getInstance();
cout << obj1 << endl;
}
// 多线程获取单例
void Test1(){
// 预期输出：相同的地址，中间可能缺失换行符，属于正常现象
vector<thread> threads;
for(int i = 0; i < 10; ++i){
threads.push_back(thread(print_instance));
}
for(auto& thr : threads){
thr.join();
}
}
// 单线程获取单例
void Test2(){
// 预期输出：相同的地址，换行符分隔
print_instance();
print_instance();
print_instance();
print_instance();
print_instance();
}
int main()
{
cout << "Test1 begins: " << endl;
cout << "预期输出：相同的地址，中间可以缺失换行（每次运行结果的排列格式通常不一样）。" << endl;
Test1();
cout << "Test2 begins: " << endl;
cout << "预期输出：相同的地址，每行一个。" << endl;
Test2();
return 0;
}- 参考：https://blog.csdn.net/huhaijing/article/details/51756225