Singleton 的標準實現

Singleton 模式是 GOF 23 個模式中最簡單地，也是使用地比較廣泛地一個模式。其結構如下圖所示 :

其實現大家應該都很了解，不了解的就 Google 一下，要多少有多少，也可以參考附件中的 SingletonStd

生活有時不那么美好

Singleton 的 C++ 實現依賴于靜態變量的使用，在可以使用靜態變量的環境中，生活是美好的，可是這個世界上也存在不支持靜態變量 (Brew,Symbian ,etc) 或者對靜態變量的使用有諸多限制 (Brew Mobile Platform 不能在函數中使用靜態變量 ) 的平臺。在這種情況，你可能會嘟囔地罵編譯器，并發誓說沒有這個模式照樣可以工作，但是我可以打賭，你不是認真地，你只不過是發發牢騷而已，最后要面對的依然是怎樣讓才能讓 Singleton work 起來。

在實際工作中，我采用一種比較直接的方案，現記錄下來以饗大家，同時歡迎大家多多拍磚，只是在拍的同時務請告知更好地解決辦法。

擱哪兒啊

在你接受了現實，并開始思考解決方案的時候，第一個攔在你面前問題一定是： Singleton 該擱哪兒？天無絕人之路，對于不能使用靜態變量的平臺，一般來說都有一個代表那個 applet 的實例，它在程序啟動時創建，在程序結束時銷毀。而且會提供一個 help function ，讓你可以在程序的任意地方獲得這個實例。為了敘述方便，我把這個 Applet 取名為 AppInstance, 那個可以獲取它 help function 叫 GetAppInstance() 。這樣我們就可以把 Singleton 存在這個 AppInstance 中?？梢栽诳刂婆_中這樣模擬 AppInstance 和 GetAppInstance:

#ifndef APPINSTANCE_HPP

#define APPINSTANCE_HPP

#include <vector>

#include <map>

#include <string>

using std::vector;

using std::string;

using std::map;

typedef void (*releaseFun)( void );

class AppInstance

{

public :

~AppInstance();

static AppInstance* GetInstance();

void RegisterSingleton( const string& strName, void * pSingleton);

void RegisterSingletonReleaseFun(releaseFun relFun);

void *& GetSingleton( const string& strName);

private :

map<string, void *> m_vSingleton; //store the instance of Singleton: (key,value) -- (name,pointer)

vector<releaseFun> m_vSingletonReleaseFun; //store the destructor of singleton

};

extern AppInstance* GetAppInstance();

#endif

這樣你就可以將 Singleton 存到 AppInstance 之中，在附件 Singleton 之中，你會發現 AppInstance 的 GetInstance 中使用了靜態變量，這只是為了在控件臺中模擬才這樣的，在實際中你會有創建 AppInstance 的時機的。

如果平臺只支持類的靜態變量，而不支持函數內的靜態變量，我想大家都知道該存哪兒，我就不多嘮叨了。

Singleton 的析構。

在平臺支持靜態變量的時候，我們可以像下面一樣優雅地搞扼這個問題 :

Singleton* Singleton::GetInstance( void )

{

static Singleton g_oInstance;

return &g_oInstance;

}

對于不支持在函數內定義靜態變量的平臺，我也在百度上搜得一極具創意的實現，如下：

#ifndef _SINGLETONCHEAT_H

#define _SINGLETONCHEAT_H

#include <iostream>

using std::cout;

using std::endl;

class Singleton

{

public :

static Singleton* GetInstance()

{

if (0 == Singleton::g_pInstance)

{

Singleton::g_pInstance = new Singleton;

}

return Singleton::g_pInstance;

}

~Singleton()

{

cout<<__FUNCTION__<<endl;

}

private :

Singleton()

{

cout<<__FUNCTION__<<endl;

}

class SingletonCollector

{

public:

~SingletonCollector()

{

delete Singleton::g_pInstance;

}

};

static SingletonCollector collector;

static Singleton* g_pInstance;

};

Singleton* Singleton::g_pInstance = NULL;

Singleton::SingletonCollector Singleton::collector = Singleton::SingletonCollector();

#endif

如果平臺干脆不支持靜態變量，解決辦法就不那么優雅了，你說可能會說在 AppInstance 中一個個地刪除就行了啊，我完全同意，可是我們要小心：

1.  AppInstance 不知道每個 Singleton ，直接 delete 那個 void* ，只相當于 delete 了個 int ，用戶會抱怨內存用完了。

2.  如果你將 Singleton 的頭文件包含進來，那么就會引入那討人厭的信賴，讓你的維護成本一下子提高幾倍。

有兩種方案可以解決這個問題：

1.  讓所有的 Singleton 從一個基類派 SingletonBase 生而來，將讓這個基類的析構函數為虛，注冊 Singleton 的時候傳進的指針不再是 void* 而是 SingletonBase* 。

2.  為每個 Singleton 注冊一個 release 函數到 AppInstance 中 , 我就是這么干的。

實現

解決掉上面的兩個問題后， Singleton 的方便之門又為我們打開了。不過我是個懶人，不想每次寫一個單例都要循規蹈矩地寫一大堆代碼，雖然我不喜歡宏，但是在這里它確實可以幫我，所以我就再破例使用一次 , 由于實現有差不多 100 行，大家自行參考 Singleton.zip 中的 SingletonDef.h ，其中，我定義了三個宏 :

1.  DECLARE_SINGLETON(Singleton) : 用于在定義類時申明它是一個 Singleton ；

2.  BEGIN_IMPLEMENT_SINGLETON(Singleton): 在實現類時開始實例化 Singleton 用 ;

3.  END_IMPLEMENT_SINGLETON(Singleton) ：結束 Singleton 的實例化。

現在，要寫一個單例， 3 句話就搞定啦 , 看下面這個例子 ( 見附件中的 Singleton.zip):

//==================================file Singleton.h=============================================

#ifndef _SINGLETON_H

#define _SINGLETON_H

#include "SingletonDef.h"

class Singleton

{

DECLARE_SINGLETON(Singleton);

Singleton();

public :

~Singleton();

public :

void fun( void );

};

#endif

//==============================file Singleton.cpp==============================================================

#include "Singleton.h"

#include <iostream>

using std::cout;

using std::endl;

BEGIN_IMPLEMENT_SINGLETON(Singleton)

Singleton();

END_IMPLEMENT_SINGLETON(Singleton)

Singleton::Singleton()

{

cout<<__FUNCTION__<<endl;

}

Singleton::~Singleton()

{

cout<<__FUNCTION__<<endl;

}

void Singleton::fun( void )

{

cout<<__FUNCTION__<<endl;

}

最后要謝謝一下chengxiong兄，給我指出了一個白癡地錯誤

沒有了static, Singleton怎么辦？

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擱哪兒啊

Singleton 的析構。

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Singleton 的析構。