C++中單例模式對象的釋放控制

ID:107189 · 發表于 2016-3-6 00:23

單例模式也稱為單件模式、單子模式。使用單例模式，保證一個類僅有一個實例，并提供一個訪問它的全局訪問點，該實例被所有程序模塊共享。有很多地方需要這樣的功能模塊，如系統的日志輸出等。
單例模式有許多種實現方法，在C++中，甚至可以直接用一個全局變量做到這一點，但這樣的代碼顯得很不優雅。《設計模式》一書中給出了一種很不錯的實現，定義一個單例類，使用類的私有靜態指針變量指向類的唯一實例，并用一個公有靜態方法獲取該實例。如下面的類定義：
class CSingleton:
{
// 其它成員
public:
static CSingleton * GetInstance()
{
if (m_pInstance == NULL)
m_pInstance = new CSingleton();
return m_pInstance;
}
private:
CSingleton(){};
static CSingleton * m_pInstance;
}
單例類CSingleton有以下特征：
? 它有一個指唯一實例的靜態指針m_pInstance，并且是私有的。
? 它有一個公有的函數，可以獲取這個唯一的實例，并在需要的時候創建該實例。
? 它的構造函數是私有的，這樣就不能從別處創建該類的實例。
大多時候，這樣的實現都不會出現問題。有經驗的讀者可能會問，m_pInstance指向的空間什么時候釋放呢？更嚴重的問題是，這個實例的析構操作什么時候執行？
如果在類的析構行為中有必須的操作，比如關閉文件，釋放外部資源，那么上面所示的代碼無法實現這個要求。我們需要一種方法，正常地刪除該實例。
可以在程序結束時調用GetInstance并對返回的指針調用delete操作。這樣做可以實現功能，但是不僅很丑陋，而且容易出錯。因為這樣的附加代碼很容易被忘記，而且也很難保證在delete之后，沒有代碼再調用GetInstance函數。
一個妥善的方法是讓這個類自己知道在合適的時候把自己刪除�；蛘哒f把刪除自己的操作掛在系統中的某個合適的點上，使其在恰當的時候自動被執行。
我們知道，程序在結束的時候，系統會自動析構所有的全局變量。事實上，系統也會析構所有的類的靜態成員變量，就像這些靜態成員也是全局變量一樣。利用這個特征，我們可以在單例類中定義一個這樣的靜態成員變量，而它的唯一工作就是在析構函數中刪除單例類的實例。如下面的代碼中的CGarbo類（Garbo意為垃圾工人）：
class CSingleton:
{
// 其它成員
public:
static CSingleton * GetInstance(){。。。}
private:
CSingleton(){};
static CSingleton * m_pInstance;
class CGarbo // 它的唯一工作就是在析構函數中刪除CSingleton的實例
{
public:
~CGarbo()
{
if (CSingleton::m_pInstance)
delete CSingleton::m_pInstance;
}
};
static CGarbo Garbo; // 定義一個靜態成員，在程序結束時，系統會調用它的析構函數
}
類CGarbo被定義為CSingleton的私有內嵌類，以防該類被在其它地方濫用。
在程序運行結束時，系統會調用CSingleton的靜態成員Garbo的析構函數，該析構函數會刪除單例的唯一實例。
使用這種方法釋放單例對象有以下特征：
? 在單例類內部定義專有的嵌套類。
? 在單例類內定義私有的專門用于釋放的靜態成員。
? 利用程序在結束時析構全局變量的特性，選擇最終的釋放時機。
? 使用單例的代碼不需要任何操作，不必關心對象的釋放。

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