单例模式确保类仅有一个实例并提供全局访问点;c++中推荐使用C++11局部静态变量实现,因其线程安全、自动内存管理且代码简洁;其他变体如双检锁、饿汉式等按需选用。

单例模式的核心是:确保一个类只有一个实例,并提供全局访问点。C++ 实现时关键在控制构造、拷贝、赋值,以及线程安全和初始化时机。
基础线程不安全版本(懒汉式)
适用于单线程或明确无并发场景,简单直观:
class Singleton { private: Static Singleton* instance; Singleton() = default; // 私有构造 Singleton(const Singleton&) = delete; // 禁用拷贝 Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; // 禁用赋值 <p>public: static Singleton* getInstance() { if (instance == nullptr) { instance = new Singleton(); } return instance; } };</p><p>// 静态成员定义 Singleton* Singleton::instance = nullptr;
C++11 起推荐:局部静态变量(最简洁 & 线程安全)
利用 C++11 标准保证的“函数内局部静态变量初始化的线程安全性”,无需锁、无需手动管理内存:
class Singleton { private: Singleton() = default; Singleton(const Singleton&) = delete; Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; <p>public: static Singleton& getInstance() { static Singleton instance; // 延迟初始化 + 线程安全 return instance; } };
✅ 优点:自动生命周期管理(程序结束时析构)、无内存泄漏、无锁开销、代码极简。
⚠️ 注意:析构顺序不可控,若单例依赖其他静态对象,可能引发未定义行为。
需要显式控制析构?用 std::unique_ptr + double-checked locking(较重但可控)
适用于需在特定时机释放资源、或必须兼容老标准(如 C++03)的场景:
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#include <memory> #include <mutex> <p>class Singleton { private: static std::unique_ptr<Singleton> instance; static std::mutex mtx;</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>Singleton() = default; Singleton(const Singleton&) = delete; Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
public: static Singleton& getInstance() { if (instance == nullptr) { std::lock_guard<:mutex> lock(mtx); if (instance == nullptr) { instance = std::make_unique
// 可选:显式销毁 static void destroy() { std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); instance.reset(); }
};
std::unique_ptr
饿汉式(静态常量初始化)
在程序启动时就创建实例,天然线程安全,但牺牲了延迟加载:
class Singleton { private: static Singleton instance; // 静态存储期,编译器保证初始化一次 Singleton() = default; Singleton(const Singleton&) = delete; Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; <p>public: static Singleton& getInstance() { return instance; } };</p><p>// 定义并初始化 Singleton Singleton::instance;
✅ 无竞态、无锁、无动态分配;
❌ 实例总被创建,即使从未调用 getInstance(),且无法控制其相对于其他静态对象的初始化顺序。
基本上就这些。日常开发首选局部静态变量版本——它简洁、安全、符合现代 C++ 惯例。其他变体按需选用,比如嵌入式环境禁用异常/RTTI 时注意 std::make_unique 的可用性,或需跨 DLL 边界时考虑导出符号问题。