單例類模板（五十一）

        在有些時候，我們在進行架構設計時，某些類在整個系統生命期中最多只能有一個對象存在（Single Instance）。比如在超市的收銀系統，一個掃描機就對應一個，每個屏幕也會對應一個，基于這種情況，我們就提出了單例模式。那么問題就來了：如何定義一個類，并且使得這個類最多只能創建一個對象呢？那么就必須得控制類的對象數目，必須對外隱藏構造函數。思路是：將構造函數的訪問屬性設置為 private，定義 instance 并初始化為 NULL；當需要使用對象時，訪問 instance 的值，如果是空值，那么便創建對象并用 instance 標記，如果是非空值，返回 instance 標記的對象。

        下來我們就用代碼來實現

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class SObject
{
    static SObject* c_instance;
    
    SObject(const SObject&);
    SObject& operator= (const SObject&);
    
    SObject()
    {}
public:
    static SObject* getInstance();
    
    void print()
    {
        cout << "this = " << this << endl;
    }
};

SObject* SObject::c_instance = NULL;

SObject* SObject::getInstance()
{
    if( c_instance == NULL )
    {
        c_instance = new SObject;
    }
    
    return c_instance;
}

int main()
{
    SObject* s = SObject::getInstance();
    SObject* s1 = SObject::getInstance();
    SObject* s2 = SObject::getInstance();
    
    s->print();
    s1->print();
    s2->print();

    return 0;
}

        我們來看看是否符合單例類的要求呢？

        顯然是已經符合我們的要求了哈。雖然看起來是創建了三個對象，但是它們都指向了同一對象。我們上面的實現顯然是已經實現了功能，但是有個小瑕疵，就是它必須定義靜態成員變量 c_instance，必須定義靜態成員函數 getInstance()。那么我們的解決方案就是將單例模式相關的代碼抽取出來，開發成單例類模板。當需要單例類時，直接使用單例類模板。下來我們進行單例類的改寫

Singleton.h 源碼

#ifndef _SINGLETON_H_
#define _SINGLETON_H_

template
< typename T >
class Singleton
{
    static T* c_instance;
public:
    static T* getInstance();
};

template
< typename T >
T* Singleton<T>::c_instance = NULL;

template
< typename T >
T* Singleton<T>::getInstance()
{
    if( c_instance == NULL )
    {
        c_instance = new T;
    }
    
    return c_instance;
}

#endif

Test.cpp 源碼

#include <iostream>
#include <string>
#include "Singleton.h"

using namespace std;

class SObject
{
    friend class Singleton<SObject>;
    
    SObject(const SObject&);
    SObject& operator= (const SObject&);
    
    SObject()
    {}
public:
    void print()
    {
        cout << "this = " << this << endl;
    }
};

int main()
{
    SObject* s = Singleton<SObject>::getInstance();
    SObject* s1 = Singleton<SObject>::getInstance();
    SObject* s2 = Singleton<SObject>::getInstance();
    
    s->print();
    s1->print();
    s2->print();

    return 0;
}

        我們來看看編譯結果

        已經正確實現了。可能有細心的朋友會注意到我們只是進行了 new 操作，并沒有去 delete。我們這塊是單例模式，因此說這個對象一旦創建，便會一直存在，所以不需要去進行 delete 操作。我們現在已經掌握了一種設計模式，通過對單例類模板的學習，總結如下：1、單例模式是開發中最常用的設計模式之一；2、單例模式的應用使得一個類最多只有一個對象；3、可以將單例模式相關的代碼抽象成類模板；4、需要使用單利模式的類直接使用單例類模板。

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