C++单例模式为啥是这样的？

苟哥 2021-10-29 PM 940℃ 0条

单例类也是一个类，只不过它有些特殊，单例模式有以下3个特征（原则）：
1、单例类只能有一个实例对象；
2、单例类的对象必须由单例类自行创建；
3、单例类对外提供一个接口访问该单例的实例。
那么我们来看看单例类是如何由普通类“演变”而来的吧！

------------

我们先定义一个普通类Beijing：
```cpp
class Beijing 
{
public:
	string title;
	void show() {
		cout << "Welcome to " << title << endl;
	}
};

```
如果我们什么都不做，那么Beijing默认带有无参构造和拷贝构造，这样就违背了原则1：**单例类只能有一个实例对象**，如下test()执行是没问题的（省略头文件）：
```cpp
class Beijing {
public:
	string title;
	
	void show() {
		cout << "Welcome to " << title << endl;
	}
};

void test() {
	Beijing bj;
	Beijing fj;
	bj.title = "北京";
	fj.title = "福建";

bj.show();
	fj.show();
}

int main()
{
	test();
	return 0;
}
```
为了满足原则1，我们就要想办法不让Beijing被轻易实例化，因此我们可以显示定义无参构造和拷贝构造，并将它们设为私有方法，Beijing代码修改如下：
```cpp
class Beijing {
public:
	string title;
	
	void show() {
		cout << "Welcome to " << title << endl;
	}
private:
	Beijing(){}
	Beijing(Beijing &b) {}
};
```
此时，test()无法编译通过了，说明原则1得以满足。
当你正洋洋得意之时，突然想到苦笑不得的问题“不能被实例化，那这个类不是废了吗？压根不能被使用”，原则1说的是只能有一个实例对象，而不是不能被实例化，因此我们必须想到个方法可以实例化单例类本身，也就是原则2。
我们可以借助静态成员变量来实现，定义一个指向当前类实例的指针，Beijing类修改如下：
```cpp
class Beijing {
public:
	string title;
	static Beijing* p; //指向类本身
	
	void show() {
		cout << "Welcome to " << title << endl;
	}
private:
	Beijing(){}
	Beijing(Beijing &b) {}
};
Beijing* Beijing::p = new Beijing;
```
写个test2()方法测试，代码如下：
```cpp
class Beijing {
public:
	string title;
	static Beijing* p;
	
	void show() {
		cout << "Welcome to " << title << endl;
	}
private:
	Beijing(){}
	Beijing(Beijing &b) {}
};

Beijing* Beijing::p = new Beijing;

void test1() {
	Beijing* p_bj = Beijing::p;
	p_bj->title = "北京";
	Beijing* p_fj = Beijing::p;
	p_fj->title = "福建";
	p_bj->show();
	p_fj->show();
}

int main()
{
	test1();
	return 0;
}
```
运行结果如下：
![](http://images.kuryun.com/blog/typecho/1635489732.png)
运行结果正常。
等等，假设某个开发小伙伴使坏，敲了几行代码：
```cpp
Beijing* p_jx = Beijing::p;
p_jx->p = NULL; //因为p变量是public属性，因此可被修改
```
那么后面代码要想使用Beijing都不可能了，因为Beijing::p已指向NULL。因此，我们还需对p变量进行安全保护起来——将其设为private变量吧，Beijing修改如下：
```cpp
class Beijing {
public:
	string title;
	
	void show() {
		cout << "Welcome to " << title << endl;
	}
private:
	static Beijing* p;

Beijing(){}
	Beijing(Beijing &b) {}
};

```
这样，再也不怕小明同学搞破坏了。。。
当你忍不住再执行test1()方法准备迎接胜利时刻之时，“咚”，编译报错:joy:。提示Beijing::p无法被调用，对哦，p已经被设置为private属性了，怎么还能再被外部调用呢。不过这个比较好解决，既然外人用不了，那我让你的家人给我总行了吧:grin:，这就是原则3的要求了。定义一个外部可访问的成员方法，返回成员变量p，Beijing修改如下：
```cpp
class Beijing {
public:
	string title;
	
	void show() {
		cout << "Welcome to " << title << endl;
	}

static Beijing* getInstance() {
		return p;
	}
private:
	static Beijing* p;

Beijing(){}
	Beijing(Beijing &b) {}
};
```
此时，我们test1()应该修改如下：
```cpp
void test1() {
	Beijing* p_bj = Beijing::getInstance();
	p_bj->title = "北京";
	
	Beijing* p_fj = Beijing::getInstance();
	p_fj->title = "福建";
	p_bj->show();
	p_fj->show();
}
```
至此，我们已经看到了普通类一步步演变为单例类的过程，你可以对单例类说“我是看着你长大的”:v:。

标签: C++, 单例类

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