c++如何实现单例模式 c++设计模式之单例【实例】

最推荐静态局部变量实现单例：c++11保证线程安全、懒加载、自动析构；禁用拷贝赋值；模板基类可复用但需注意友元与虚析构；避免错误的双重检查锁定。

单例模式确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。C++中实现需兼顾线程安全、懒加载、防止拷贝和多态兼容性，推荐使用 C++11 及以后的 静态局部变量方式，简洁且天然线程安全。

最推荐：静态局部变量（C++11 线程安全）

利用 C++11 标准规定：函数内静态局部变量的初始化是线程安全的，且仅执行一次。

class Singleton { private:     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() { static Singleton instance;  // 延迟初始化，线程安全 return instance; }</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>void doSomething() { /* ... */ }

};

• 无需手动管理内存，自动析构（程序结束时调用析构函数）
• 首次调用 getInstance() 时才构造，支持懒加载
• 编译器保证初始化过程原子性，无锁、高效、可移植

支持继承的单例基类（模板方式）

若需多个类共用单例逻辑，可封装为模板基类，但要注意虚析构和派生类构造控制：

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template<typename T> class SingletonBase { protected:     SingletonBase() = default;     virtual ~SingletonBase() = default; <p>public: static T& getInstance() { static T instance; return instance; }</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>SingletonBase(const SingletonBase&) = delete; SingletonBase& operator=(const SingletonBase&) = delete;

};

class Logger : public SingletonBase { friend class SingletonBase; private: Logger() = default; // 仍需私有化构造 public: void log(const std::String& msg) { / … / } };

• 派生类必须将基类设为 friend 或提供受控构造入口
• 确保派生类析构函数为 virtual（已由基类声明）
• 不适用于需要运行时决定具体类型的工厂场景

注意避坑：双检锁（DCLP）在 C++ 中易出错

早期常用“双重检查锁定”实现线程安全懒加载，但在 C++11 前存在重排序问题，即使加 volatile 也不可靠；C++11 后需严格使用 std::atomic 和内存序，代码复杂且易误用。

例如以下写法是**错误的**（可能造成未完全构造的对象被其他线程访问）：

// ❌ 错误示例：缺少内存屏障，存在数据竞争 static Singleton* instance = nullptr; static std::mutex mtx; <p>Singleton* getInstance() { if (instance == nullptr) {           // 第一次检查 mtx.lock(); if (instance == nullptr) {       // 第二次检查 instance = new Singleton();  // 可能被重排：指针赋值早于构造完成 } mtx.unlock(); } return instance; }

• C++11 起应优先用静态局部变量，而非手写 DCLP
• 若必须用指针 + 动态分配，应配合 std::atomic<singleton></singleton> 和 memory_order_acquire/release

其他常见变体说明

可根据需求微调：

• 饿汉式：全局静态对象，在 main 之前构造，线程安全但不懒加载，无法依赖其他全局对象初始化顺序
• Meyers 单例：即静态局部变量写法，以 Scott Meyers 命名，是当前最佳实践
• 带参数初始化：静态局部变量不支持传参；如需配置参数，可改用函数参数 + 静态 bool 标志 + 手动初始化，或用 std::call_once 配合 std::once_flag