C++：单例模式

单例模式就是只能有一个实例化的对象的类。

当需要确保只有一个实例时，就要用到单例模式。

比如，当我们在项目中运用网络和数据库时，为了避免多模块重复创建网络连接或数据库实例，导致的资源浪费，我们就可以运用单例模式。

再比如，某些应用程序需要维护一个全局状态，例如游戏中的玩家信息、电子商务系统中的购物车。单例模式可以提供一个全局唯一的状态容器。

他的优点有：

保证实例唯一性，避免资源浪费。

提供全局访问点，简化代码结构。

可以严格控制客户端如何访问和使用实例。

缺点：

可能导致代码耦合度高，违反单一职责原则。

多线程环境下需要处理线程安全问题。

单元测试可能更困难，因为单例可能影响测试的独立性。

单例模式的实现：

#include<iostream>
using namespace std;class Object
{
private:static Object* pobject;
private:Object(){}Object(Object& ro){}
public:~Object(){if (pobject != NULL){pobject = NULL;}}
public:static Object* GreatObject(){if (pobject == NULL){pobject = new Object;}return pobject;}};Object* Object::pobject = NULL;
int main()
{Object* p1 =Object:: GreatObject();Object* p2 =Object:: GreatObject();return 0;
}

以上代码是单例模式中的懒汉模式：在第一次调用时检查并创建实例。

除了懒汉模式还有饿汉模式。

特性	饿汉模式（Eager）	懒汉模式（Lazy）
实例创建时机	类加载时创建	首次调用时创建
线程安全性	天然线程安全（由类加载机制保证）	非线程安全（需额外同步措施）
资源利用率	可能浪费资源（即使未使用也会创建）	资源利用率高（按需创建）
实现复杂度	简单（无需考虑线程同步）	复杂（需处理线程安全和内存管理）
适用场景	单例对象初始化开销小、必须提前创建	初始化开销大、实例使用频率不确定

饿汉模式的实现：

#include<iostream>
using namespace std;class Object
{
private:// 静态实例对象，在类加载时初始化static Object instance;private:// 私有构造函数Object(){}// 禁用拷贝构造函数Object(const Object&) = delete;// 禁用赋值运算符Object& operator=(const Object&) = delete;public:// 析构函数不需要处理实例释放~Object() = default;// 全局访问点，返回静态实例的引用static Object& getInstance(){return instance;}
};// 静态成员的初始化，在类外进行
Object Object::instance;int main()
{// 通过引用获取单例对象Object& obj1 = Object::getInstance();Object& obj2 = Object::getInstance();// 输出验证地址相同cout << "obj1 address: " << &obj1 << endl;cout << "obj2 address: " << &obj2 << endl;return 0;
}