剑指offer 面试题2：实现Singleton模式

转自：https://blog.csdn.net/liang19890820/article/details/61615495

Singleton 的头文件（懒汉式/饿汉式公用）：

// singleton.h
#ifndef SINGLETON_H
#define SINGLETON_H

#include <iostream>
#include <mutex>
using namespace std;

// 单例 - 懒汉式/饿汉式公用
class Singleton
{
public:
    static Singleton* GetInstance();
    static void DestoryInstance()//手动释放资源
    {
        if (m_pSingleton != NULL) {
            delete m_pSingleton;
            m_pSingleton = NULL;
        }
    }
private:
    Singleton() {}  // 构造函数（被保护）

private:
    static Singleton *m_pSingleton;  // 指向单例对象的指针
    static mutex m_mutex;  // 锁
};

#endif // SINGLETON_H

懒汉式

懒汉式的特点：

• Lazy 初始化
• 非多线程安全

优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。 
缺点：必须加锁（在“线程安全”部分分享如何加锁）才能保证单例，但加锁会影响效率。

在懒汉式下，如果使用多线程，会出现线程安全隐患。为了解决这个问题，可以引入双检锁 - DCL 机制。

// singleton.cpp
#include "singleton.h"

// 单例 - 懒汉式（双检锁 DCL 机制）
Singleton *Singleton::m_pSingleton = NULL;
mutex Singleton::m_mutex;

Singleton *Singleton::GetInstance()
{
    if (m_pSingleton == NULL) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);  // 自解锁
        if (m_pSingleton == NULL) {
            m_pSingleton = new Singleton();
        }
    }
    return m_pSingleton;
}

饿汉式

饿汉式的特点：

• 非 Lazy 初始化
• 多线程安全

优点：没有加锁，执行效率会提高。 
缺点：类加载时就初始化，浪费内存。

// singleton.cpp
#include "singleton.h"

// 单例 - 饿汉式
Singleton *Singleton::m_pSingleton = new Singleton();

Singleton *Singleton::GetInstance()
{
    return m_pSingleton;
}

面试比较好的解法：

// singleton.h
#ifndef SINGLETON_H
#define SINGLETON_H

#include <iostream>

using namespace std;

// 单例 - 自动释放
class Singleton
{
public:
    static Singleton* GetInstance();

private:
    Singleton() {}  // 构造函数（被保护）

private:
    static Singleton *m_pSingleton;  // 指向单例对象的指针

    // GC 机制
    class GC
    {
    public:
        ~GC()
        {
            // 可以在这里销毁所有的资源，例如：db 连接、文件句柄等
            if (m_pSingleton != NULL) {
                cout << "Here destroy the m_pSingleton..." << endl;
                delete m_pSingleton;
                m_pSingleton = NULL;
            }
        }
        static GC gc;  // 用于释放单例
    };
};

#endif // SINGLETON_H

// main.cpp
#include "singleton.h"

Singleton::GC Singleton::GC::gc; // 重要

int main()
{
    Singleton *pSingleton1 = Singleton::GetInstance();
    Singleton *pSingleton2 = Singleton::GetInstance();

    cout << (pSingleton1 == pSingleton2) << endl;

    return 0;
}