C++ 单例模式实现

单例模式(Singleton Pattern)是一种常用的设计模式，它保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

基本实现

懒汉式（线程不安全）

class Singleton {
private:static Singleton* instance;// 私有构造函数防止外部实例化Singleton() {}public:// 删除拷贝构造函数和赋值运算符Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;static Singleton* getInstance() {if (instance == nullptr) {instance = new Singleton();}return instance;}
};// 初始化静态成员
Singleton* Singleton::instance = nullptr;

饿汉式（线程安全）

class Singleton {
private:static Singleton instance;Singleton() {}public:Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;static Singleton& getInstance() {return instance;}
};// 在程序开始前就初始化
Singleton Singleton::instance;

线程安全的懒汉式实现

使用双重检查锁定（C++11及以上）

#include <mutex>class Singleton {
private:static Singleton* instance;static std::mutex mtx;Singleton() {}public:Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;static Singleton* getInstance() {if (instance == nullptr) {std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);if (instance == nullptr) {instance = new Singleton();}}return instance;}
};Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mtx;

使用局部静态变量（C++11及以上，最简洁的线程安全实现）

class Singleton {
private:Singleton() {}public:Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;static Singleton& getInstance() {static Singleton instance;return instance;}
};

单例模式的优缺点

优点：

1. 确保一个类只有一个实例

2. 提供全局访问点

3. 避免频繁创建和销毁对象，节省系统资源

缺点：

1. 违反单一职责原则（既管理实例又包含业务逻辑）

2. 可能导致代码耦合度高

3. 难以进行单元测试

4. 在多线程环境下需要特殊处理

使用场景

1. 需要频繁创建和销毁的对象

2. 创建对象耗时或资源消耗大

3. 工具类对象

4. 访问数据库或文件的对象

在现代C++中，推荐使用局部静态变量的实现方式，它简洁且线程安全（C++11保证局部静态变量的初始化是线程安全的）。