詳解C++中的單例

本篇文章為大家展示了詳解C++中的單例，內容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細介紹希望你能有所收獲。

namespace tlanyan {
  class Foo {
  private:
    static Foo* _instance;
    Foo() {}
    // other members

  public:
    static Foo* getInstance() {
      if (_instance == NULL) {
        _instance = new Foo();
      }
      return _instance;
    }
    ~Foo() {
      // clean codes
    }
    // other members and codes
  };
  Foo* Foo::_instance = NULL;
}

代碼的本意：靜態(tài)成員函數(shù)getInstance獲取單例指針，并且在析構函數(shù)中做一些收尾工作。

運行代碼后發(fā)現(xiàn)析構函數(shù)死活不執(zhí)行，難道一個單例模式都能寫錯？反復確認，沒發(fā)現(xiàn)問題所在，于是上萬能的StackOverflow上找原因。正好有伙計有同樣的疑惑，有哥們給出了一個可行的方案。根據(jù)其答案修改代碼如下：

namespace tlanyan {
  class Foo {
  private:
    Foo() {}
    // other members

  public:
    static Foo& getInstance() {
      static Foo _instance;
      return _instance;
    }
    ~Foo() {
      // clean codes
    }
    // other members and codes
  };
}

對比前一段代碼，主要改動是移除了靜態(tài)指針成員，改用函數(shù)內的靜態(tài)成員。由于_instance是函數(shù)內的靜態(tài)成員，在首次調用時被初始化（感謝無參構造函數(shù)），之后調用將略過初始化而執(zhí)行后續(xù)代碼；函數(shù)返回實例的引用，故而每次調用得到的是同一個對象，達到了單例的目的；程序執(zhí)行結束后，實例的析構函數(shù)被自動調用，析構函數(shù)中的代碼正確執(zhí)行。

問題解決了，但什么原因造成第一段單例代碼的析構函數(shù)不執(zhí)行呢？

這是由于C++持有對象的方式造成的（或者說C++允許程序員手動控制內存引起）。Java/PHP等帶有回收機制的語言，持有對象的方式是通過指針，程序員申請對象后會自動分配內存，系統(tǒng)負責跟蹤和回收無用的對象和存在。C++允許開發(fā)人員以變量的方式持有對象，例如：Foo foo [= Foo(args)]。變量初始化后獲得對象的引用，離開作用域后，系統(tǒng)銷毀執(zhí)行棧，對象自動被析構。C++也可以以指針的形式獲得對象的引用： Foo* foo = new Foo(args)。這種方式分配的對象，需要開發(fā)人員手動管理。如果不執(zhí)行delete，對象和分配的內存將一直存在，直到程序退出后，才由操作系統(tǒng)回收。如下代碼可說明這點：

namespace tlanyan {
  void foo() {
    Foo foo;  // 聲明變量，編譯器會自動初始化變量
    Foo* ptr = new Foo();  // 聲明對象指針，同時為對象開辟內存
    // awesome codes
    return;    // 離開作用域， foo對象將被自動析構；如果之前沒有調用過delete ptr， ptr指向的對象將一直存在；如果delete ptr，析構函數(shù)將被執(zhí)行。也可以將ptr指向的對象賦值給外層作用域的指針，此時有多個指針指向同一個變量
  }
}

從上面的代碼可以看出，對象沒有引用計數(shù)的情況下，編譯器和系統(tǒng)不敢隨便回收new出來的對象內存：多個指針指向同一個對象，delete了對象可能會導致其他代碼崩潰；釋放內存后，其他指針再delete會多次delete同一塊內存，引發(fā)不可預知風險。

綜上，指針單例析構函數(shù)沒有被調用的原因是： 自己new的對象，需要自己delete，別指望別人幫你正確調用析構函數(shù)。

問題的解決方案有以下幾種：

1. 同StackOverflow上回答，改用變量方式持有單例對象。程序運行結束前會銷毀所有變量，變量的析構函數(shù)將被正確調用；
2. 在main函數(shù)退出前delete單例。例如增加一個destroy的靜態(tài)成員函數(shù)，將指針指向的對象銷毀；
3. 使用auto_ptr/unique_ptr等智能指針。
   
   

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