全局数据的处理

在 C++ 中，全局数据，需要在多个地方使用，可以通过以下几种方式来表示和管理这些数据。

1. 全局变量

最直接的方式是使用全局变量。全局变量在程序的任何地方都可以访问，但需要谨慎使用，以避免潜在的线程安全问题和代码可维护性问题。

示例代码

// 全局变量
std::array<double, 4> globalAxisPosition;// 在任何地方访问和修改全局变量
void setGlobalAxisPosition(const std::array<double, 4>& position) {globalAxisPosition = position;
}std::array<double, 4> getGlobalAxisPosition() {return globalAxisPosition;
}

2. 单例模式

单例模式是一种设计模式，确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。单例模式比全局变量更安全，因为它可以控制实例的创建和销毁。

示例代码

#include <array>
#include <iostream>class AxisData {
public:static AxisData& getInstance() {static AxisData instance; // 局部静态变量，确保只初始化一次return instance;}std::array<double, 4> getAxisPosition() const {return axisPosition;}void setAxisPosition(const std::array<double, 4>& position) {axisPosition = position;}private:AxisData() {} // 私有构造函数，防止外部直接实例化AxisData(const AxisData&) = delete; // 禁止拷贝构造AxisData& operator=(const AxisData&) = delete; // 禁止赋值操作std::array<double, 4> axisPosition;
};// 在任何地方访问和修改单例数据
void setGlobalAxisPosition(const std::array<double, 4>& position) {AxisData::getInstance().setAxisPosition(position);
}std::array<double, 4> getGlobalAxisPosition() {return AxisData::getInstance().getAxisPosition();
}

3. 依赖注入

依赖注入是一种设计模式，通过将依赖项作为参数传递给类的构造函数或方法，而不是在类内部直接创建依赖项。这种方式可以提高代码的可测试性和可维护性。

示例代码

#include <array>
#include <iostream>class AxisData {
public:std::array<double, 4> getAxisPosition() const {return axisPosition;}void setAxisPosition(const std::array<double, 4>& position) {axisPosition = position;}private:std::array<double, 4> axisPosition;
};// 在任何地方访问和修改依赖注入的数据
class SomeClass {
public:SomeClass(AxisData& axisData) : axisData(axisData) {}void doSomething() {std::array<double, 4> position = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0};axisData.setAxisPosition(position);std::array<double, 4> currentPosition = axisData.getAxisPosition();std::cout << "Current Position: " << currentPosition[0] << ", " << currentPosition[1] << ", " << currentPosition[2] << ", " << currentPosition[3] << std::endl;}private:AxisData& axisData;
};int main() {AxisData axisData;SomeClass someClass(axisData);someClass.doSomething();return 0;
}

4. 全局管理类

如果你有多个全局数据需要管理，可以创建一个全局管理类，将所有全局数据集中管理。

示例代码

#include <array>
#include <iostream>class GlobalDataManager {
public:static GlobalDataManager& getInstance() {static GlobalDataManager instance;return instance;}std::array<double, 4> getAxisPosition() const {return axisPosition;}void setAxisPosition(const std::array<double, 4>& position) {axisPosition = position;}private:GlobalDataManager() {}GlobalDataManager(const GlobalDataManager&) = delete;GlobalDataManager& operator=(const GlobalDataManager&) = delete;std::array<double, 4> axisPosition;
};// 在任何地方访问和修改全局数据
void setGlobalAxisPosition(const std::array<double, 4>& position) {GlobalDataManager::getInstance().setAxisPosition(position);
}std::array<double, 4> getGlobalAxisPosition() {return GlobalDataManager::getInstance().getAxisPosition();
}

5. 线程局部存储（Thread Local Storage, TLS）

如果你的应用程序是多线程的，并且每个线程需要自己的全局数据副本，可以使用线程局部存储。

示例代码

#include <array>
#include <iostream>
#include <thread>thread_local std::array<double, 4> threadLocalAxisPosition;void setThreadLocalAxisPosition(const std::array<double, 4>& position) {threadLocalAxisPosition = position;
}std::array<double, 4> getThreadLocalAxisPosition() {return threadLocalAxisPosition;
}void threadFunction() {std::array<double, 4> position = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0};setThreadLocalAxisPosition(position);std::array<double, 4> currentPosition = getThreadLocalAxisPosition();std::cout << "Thread Position: " << currentPosition[0] << ", " << currentPosition[1] << ", " << currentPosition[2] << ", " << currentPosition[3] << std::endl;
}int main() {std::thread t1(threadFunction);std::thread t2(threadFunction);t1.join();t2.join();return 0;
}

总结

• 全局变量：简单直接，但可能导致线程安全问题和代码难以维护。
• 单例模式：提供全局访问点，但控制实例的创建和销毁，更安全。
• 依赖注入：提高代码的可测试性和可维护性，但需要在类之间传递依赖。
• 全局管理类：集中管理多个全局数据，便于维护。
• 线程局部存储：适用于多线程环境，每个线程有自己的数据副本。

根据你的具体需求选择合适的方法。如果数据是全局共享的且不需要线程安全，单例模式或全局管理类可能是较好的选择。如果数据是线程局部的，线程局部存储是更好的选择。