C++中的单例类模板

1，本节课讲述单例类模式，实现并抽取相关代码实现单例类模板，在以后开发工作 中，如果想要使用单例模式，那么直接使用今天开发的单例类模板就可以；

2，需求的提出：

1，在架构设计时，某些类在整个系统生命期中最多只能有一个对象存在    （ Single Instance )；

1，如超市收银系统，由外观来说其由显示器、扫描枪、收款箱组成，这几部分都只有一个部件，用面向对象的思想来进行架构设计的话，扫描枪应该对应到代码里面的一个类，它应该用来创建对象，实际的硬件只有一个扫描枪，肯定要限制扫描枪对应的类只能创建一个对象；

2，这个时候单例模式的需求就出来了；

3，问题：

1，如何定义一个类，使得这个类最多只能创建一个对象？

4，单例模式：

1，要控制类的对象数目，必须对外隐藏构造函数；

1，要创建一个对象，必然要调用构造函数，因此可以控制构造函数的访问属性；

2，思路：

1，将构造函数的访问属性设置为 private；

1，外界就不能创建对象了；

2，定义 instance 并初始化为 NULL；

3，当需要使用对象时，访问 instance 的值；

1，空值：创建对象，并用 instance 标记；

2，非空值：返回 instance 标记的对象；

5，单例模式初探编程实验：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class SObject
{
    static SObject* c_instance;  // 定义标识符指针；

    /* 不需用拷贝和赋值 */
    SObject(const SObject&);
    SObject& operator= (const SObject&);

    SObject()  // 构造函数创建为私有的；
    {
    }
public:
    static SObject* GetInstance();

    void print()
    {
        cout << "this = " << this << endl;
    }
};

SObject* SObject::c_instance = NULL; //类的外部对静态变量定义并初始化；

SObject* SObject::GetInstance()  // 创建对象
{
    if( c_instance == NULL )
    {
        c_instance = new SObject();
    }

    return c_instance;
}

int main()
{
    SObject* s = SObject::GetInstance();
    SObject* s1 = SObject::GetInstance();
    SObject* s2 = SObject::GetInstance();

    s->print();  // this = 0x940a008
    s1->print();  // this = 0x940a008
    s2->print();  // this = 0x940a008

    return ;
}

1，上述代码中并没有释放这个唯一的对象，这是因为单例模式所对应的对象在系统的生命周期中都是存在的，如果这个系统还在运行，就不需用释放它；

2，单例模式所得到的对象在整个系统运行过程中是绝对不释放的；

6，单例模式存在问题（这里做的是锦上添花的事，要求完美）：

1，需要使用单例模式时：

1，必须定义静态成员变量 c_instance；

2，必须定义静态成员函数 GetInstance()；

2，如果现在要开发超市收银系统，那么开发扫描枪对应的类需要用单例模式来实现，收款箱对应的类也要用单例模式来实现，这个时候就要写重复的静态成员变量和静态成员函数；

3，静态成员变量和静态成员函数和我们类的实际功能没有关系，这是单例模式的逻辑；

7，解决方案：

1，将单例模式相关的代码抽取出来，开发单例类模板，当需要单例类时，直接使用单例类模板；

8，单例类模板编程实验：

1，单例模式类模板 Singleton.h 文件：

 #ifndef _SINGLETON_H_
 #define _SINGLETON_H_

 template
 < typename T >
 class Singleton
 {
     static T* c_instance;
 public:
     static T* GetInstance();
 };

 template
 < typename T >
 T* Singleton<T>::c_instance = NULL;

 template
 < typename T >
 T* Singleton<T>::GetInstance()
 {
     if( c_instance == NULL )
     {
         c_instance = new T();
     }

     return c_instance;
 }

 #endif

2，单例模式的使用：

 #include <iostream>
 #include <string>
 #include "Singleton.h"

 using namespace std;

 class SObject
 {
     friend class Singleton<SObject>;    // 当前类需要使用单例模式

     SObject(const SObject&);
     SObject& operator= (const SObject&);

     SObject()
     {
     }
 public:

     void print()
     {
         cout << "this = " << this << endl;
     }
 };

 int main()
 {
     SObject* s = Singleton<SObject>::GetInstance();
     SObject* s1 = Singleton<SObject>::GetInstance();
     SObject* s2 = Singleton<SObject>::GetInstance();

     s->print();  // 0x9621008；
     s1->print();  // 0x9621008；
     s2->print();  // 0x9621008；

     return ;
 }

3，使用单例类模板方法：

1，构建对象的函数全部私有化；

2，声明单例类模板为此类的友元（可以访问这个类）；

4，此单例类模板在我们今后开发工作中都可以使用；

9，小结：

1，单例模式是开发中最常用的设计模式之一；

2，单例模式的应用使得一个类最多只有一个对象；

3，可以将单例模式相关的代码抽象成类模板；

4，需要使用单例模式的类直接使用单例类模板；