可以继承的C++ Singleton基类

单例模式（Singleton Pattern）是设计模式中的一种，它用来保证系统中最多只能存在一个它的实例，其做法是由类自身来创建和持有它的对象实例，把对实例的创建权和管理权都控制在自己手中，以便控制实例数目。

关于如何在C++中实现单例模式的讨论已经太多了，我只是简单介绍一下可以继承的单例类。

首先介绍一下通常所见的单例类的写法，不妨设这个类叫做Singleton。

Singleton.h：

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#ifndef _SINGLETON_H_ #define _SINGLETON_H_ #include <memory> class Singleton { public: static Singleton& GetInstance(); private: Singleton(); ~Singleton(); // Use auto_ptr to make sure that the allocated memory for instance // will be released when program exits (after main() ends). static std::auto_ptr<Singleton> s_instance; friend class std::auto_ptr<Singleton>; Singleton(const Singleton&); Singleton& operator =(const Singleton&); }; #endif

Singleton.cpp：

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#include "Singleton.h" #include <iostream> #include <boost/thread.hpp> using namespace std; using namespace boost; auto_ptr<Singleton> Singleton::s_instance; Singleton::Singleton() { cout << "Construct Singleton" << endl; } Singleton::~Singleton() { cout << "Destruct Singleton" << endl; } Singleton& Singleton::GetInstance() { static mutex s_mutex; if (s_instance.get() == NULL) { mutex::scoped_lock lock(s_mutex); if (s_instance.get() == NULL) { s_instance.reset(new Singleton()); } // 'lock' will be destructed now. 's_mutex' will be unlocked. } return *s_instance; }

这个类写的也不完美啦，比如双重判定也会有失效的时候，不过凑合用吧，哈哈。不过话说boost库里也有singleton，我为什么要自己写个呢，无奈地飘过。

废话不多说了，上面的单例类基本上解决了多线程安全问题、实例内存自动释放问题，算是一段可以使用的程序。不过如果系统中有大量单例类（这时候也得好好考虑一下design有没有问题），每个都要这么写一番岂不是很麻烦？要是可以写一个单例基类，以后再创造单例类的时候直接继承一下多方便啊。不过很明显的问题就在那个static对象指针，这个用来保存唯一实例的静态变量如果定义在基类里面，那所有的子类都只能用这同一个变量来保存它们各自的实例了，社会主义国家总得让每个子类都过上温饱生活吧！

以前的时候我还真不知道该怎么解决这个问题，但05年用了WTL（Windows Template Library）之后，我才意识到模板类可以帮助我（话说我真的是自己想到的，虽然现在搜一下能搜到一大堆）。这里要用的还不是普通的模板类，而是像ATL、WTL里面那样把要定义的类自身放入模板参数中，形如class MyClass : public Base<MyClass> { };。这样做有很多优点啦，最显著的比如不需要虚表（节省内存哦）、多态函数的调用在编译时就确定了（既加快了运行速度，也有利于编译器对代码进行优化）。

不妨把这个单例基类叫做ISingleton吧，看起来好像是个interface呢。代码如下：

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#ifndef _ISingleton_H_ #define _ISingleton_H_ #include <memory> #include <boost/thread.hpp> template <typename T> class ISingleton { public: static T& GetInstance() { static boost::mutex s_mutex; if (s_instance.get() == NULL) { boost::mutex::scoped_lock lock(s_mutex); if (s_instance.get() == NULL) { s_instance.reset(new T()); } // 'lock' will be destructed now. 's_mutex' will be unlocked. } return *s_instance; } protected: ISingleton() { } ~ISingleton() { } // Use auto_ptr to make sure that the allocated memory for instance // will be released when program exits (after main() ends). static std::auto_ptr<T> s_instance; private: ISingleton(const Singleton&); ISingleton& operator =(const ISingleton&); }; template <typename T> std::auto_ptr<T> ISingleton<T>::s_instance; #endif

要利用ISingleton创建一个自己的单例类，比如MySingleton，可以使用如下的代码：

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#include "Singleton.h" #include "ISingleton.h" #include <iostream> using namespace std; class MySingleton : public ISingleton<MySingleton> { public: // blah blah private: MySingleton() { cout << "Construct MySingleton" << endl; } ~MySingleton() { cout << "Destruct MySingleton" << endl; } friend ISingleton<MySingleton>; friend class auto_ptr<MySingleton>; MySingleton(const MySingleton&); MySingleton& operator =(const MySingleton&); };

最最重要的，千万不要忘了把MySingleton的构造和析构函数弄成private的，还要添加两个友元。有人说ISingleton和MySingleton的析构函数都要加virtual，我倒是觉得没有必要呢，你说呢？另外要注意，MySingleton不能被继承哦。