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單例模式也稱為單件模式、單子模式。使用單例模式，保證一個(gè)類僅有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)訪問(wèn)它的全局訪問(wèn)點(diǎn)，該實(shí)例被所有程序模塊共享。有很多地方需要這樣的功能模塊，如系統(tǒng)的日志輸出等。
單例模式有許多種實(shí)現(xiàn)方法，在C++中，甚至可以直接用一個(gè)全局變量做到這一點(diǎn)，但這樣的代碼顯得很不優(yōu)雅。《設(shè)計(jì)模式》一書(shū)中給出了一種很不錯(cuò)的實(shí)現(xiàn)，定義一個(gè)單例類，使用類的私有靜態(tài)指針變量指向類的唯一實(shí)例，并用一個(gè)公有靜態(tài)方法獲取該實(shí)例。如下面的類定義：
class CSingleton:
{
// 其它成員
public:
static CSingleton * GetInstance()
{
if (m_pInstance == NULL)
m_pInstance = new CSingleton();
return m_pInstance;
}
private:
CSingleton(){};
static CSingleton * m_pInstance;
}
單例類CSingleton有以下特征：
? 它有一個(gè)指唯一實(shí)例的靜態(tài)指針m_pInstance，并且是私有的。
? 它有一個(gè)公有的函數(shù)，可以獲取這個(gè)唯一的實(shí)例，并在需要的時(shí)候創(chuàng)建該實(shí)例。
? 它的構(gòu)造函數(shù)是私有的，這樣就不能從別處創(chuàng)建該類的實(shí)例。
大多時(shí)候，這樣的實(shí)現(xiàn)都不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。有經(jīng)驗(yàn)的讀者可能會(huì)問(wèn)，m_pInstance指向的空間什么時(shí)候釋放呢？更嚴(yán)重的問(wèn)題是，這個(gè)實(shí)例的析構(gòu)操作什么時(shí)候執(zhí)行？
如果在類的析構(gòu)行為中有必須的操作，比如關(guān)閉文件，釋放外部資源，那么上面所示的代碼無(wú)法實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求。我們需要一種方法，正常地刪除該實(shí)例。
可以在程序結(jié)束時(shí)調(diào)用GetInstance并對(duì)返回的指針調(diào)用delete操作。這樣做可以實(shí)現(xiàn)功能，但是不僅很丑陋，而且容易出錯(cuò)。因?yàn)檫@樣的附加代碼很容易被忘記，而且也很難保證在delete之后，沒(méi)有代碼再調(diào)用GetInstance函數(shù)。
一個(gè)妥善的方法是讓這個(gè)類自己知道在合適的時(shí)候把自己刪除。或者說(shuō)把刪除自己的操作掛在系統(tǒng)中的某個(gè)合適的點(diǎn)上，使其在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候自動(dòng)被執(zhí)行。
我們知道，程序在結(jié)束的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)析構(gòu)所有的全局變量。事實(shí)上，系統(tǒng)也會(huì)析構(gòu)所有的類的靜態(tài)成員變量，就像這些靜態(tài)成員也是全局變量一樣。利用這個(gè)特征，我們可以在單例類中定義一個(gè)這樣的靜態(tài)成員變量，而它的唯一工作就是在析構(gòu)函數(shù)中刪除單例類的實(shí)例。如下面的代碼中的CGarbo類（Garbo意為垃圾工人）：
class CSingleton:
{
// 其它成員
public:
static CSingleton * GetInstance(){。。。}
private:
CSingleton(){};
static CSingleton * m_pInstance;
class CGarbo // 它的唯一工作就是在析構(gòu)函數(shù)中刪除CSingleton的實(shí)例
{
public:
~CGarbo()
{
if (CSingleton::m_pInstance)
delete CSingleton::m_pInstance;
}
};
static CGarbo Garbo; // 定義一個(gè)靜態(tài)成員，在程序結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用它的析構(gòu)函數(shù)
}
類CGarbo被定義為CSingleton的私有內(nèi)嵌類，以防該類被在其它地方濫用。
在程序運(yùn)行結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用CSingleton的靜態(tài)成員Garbo的析構(gòu)函數(shù)，該析構(gòu)函數(shù)會(huì)刪除單例的唯一實(shí)例。
使用這種方法釋放單例對(duì)象有以下特征：
? 在單例類內(nèi)部定義專有的嵌套類。
? 在單例類內(nèi)定義私有的專門用于釋放的靜態(tài)成員。
? 利用程序在結(jié)束時(shí)析構(gòu)全局變量的特性，選擇最終的釋放時(shí)機(jī)。
? 使用單例的代碼不需要任何操作，不必關(guān)心對(duì)象的釋放。
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