C++ 单例模式（介绍+实现）

**C++ 单例模式**

###什么是单例模式？

单例模式是一种设计模式，它确保一个类在整个程序生命周期中只有一个实例。这个实例可以被多个线程或函数访问。

### 为什么需要单例模式？

在某些情况下，我们可能需要保证一个类的实例只有一份，这样可以避免资源浪费、减少内存占用等问题。例如，日志记录器、配置文件读取器等都可以使用单例模式来实现。

### 单例模式的实现####1. 线程不安全的实现

cppclass Singleton {
public:
 static Singleton* getInstance() {
 if (instance == nullptr) {
 instance = new Singleton();
 }
 return instance;
 }

private:
 Singleton() {}
 ~Singleton() {}

 static Singleton* instance;
};

在这个例子中，我们使用一个静态指针来存储实例。每次调用 `getInstance()` 方法时，会检查实例是否已经存在，如果不存在，就创建一个新的实例。

####2. 线程安全的实现（使用锁）

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

private:
 Singleton() {}
 ~Singleton() {}

 static Singleton* instance;
 static std::mutex mutex;
};

在这个例子中，我们使用一个互斥锁来保证线程安全。每次调用 `getInstance()` 方法时，会先获取锁，然后检查实例是否已经存在，如果不存在，就创建一个新的实例。

####3. 线程安全的实现（使用原子指针）

cppclass Singleton {
public:
 static Singleton* getInstance() {
 if (instance == nullptr) {
 std::atomic atomicInstance(instance);
 while (true) {
 Singleton* current = atomicInstance.load();
 if (current != nullptr || !atomicInstance.compare_exchange_strong(current, new Singleton())) {
 break;
 }
 }
 }
 return instance;
 }

private:
 Singleton() {}
 ~Singleton() {}

 static std::atomic instance;
};

在这个例子中，我们使用一个原子指针来保证线程安全。每次调用 `getInstance()` 方法时，会先检查实例是否已经存在，如果不存在，就创建一个新的实例。

### 总结单例模式是一种常见的设计模式，它可以保证一个类的实例只有一份。在实现中，我们需要考虑到线程安全的问题，并选择合适的方法来解决这个问题。使用锁、原子指针等技术都可以实现线程安全的单例模式。

### 参考* 《C++ Primer》第5 版* 《Effective C++》第3 版* 《Modern C++ Design》第1 版