面向对象设计与分析(28)单例模式的奇异递归模板CRTP实现

本文主要是介绍面向对象设计与分析(28)单例模式的奇异递归模板CRTP实现,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

前面我们介绍了单例模式的两种实现:懒汉模式和饿汉模式,今天我们以新的方式来实现可复用的单例模式。

奇异递归模板是指父类是个模板类,模板类型是子类类型,即父类通过模板参数可以知道子类的类型。

// brief: a singleton base class offering an easy way to create singleton
#include <iostream>template<typename T>
class Singleton{
public:static T& Instance(){static T instance;return instance;}Singleton(const Singleton&)=delete;Singleton& operator =(const Singleton&)=delete;protected:Singleton() {std::cout<<"constructor called!"<<std::endl;}
};
/********************************************/
// Example:
// 1.friend class declaration is requiered!
// 2.constructor should be private
class DerivedSingle : public Singleton<DerivedSingle> {// !!!! attention!!!// needs to be friend in order to// access the private constructor/destructorfriend class Singleton<DerivedSingle>;private:DerivedSingle() = default;
};int main(int argc, char* argv[]){DerivedSingle& instance1 = DerivedSingle::Instance();DerivedSingle& instance2 = DerivedSingle::Instance();return 0;
}

该模式的思想是,通过模板类的静态成员变量来确保一个类只有一个实例,并且可以通过静态函数来获取该实例。在这种模式下,我们将 Singleton 类作为基类,派生出一个具体的单例类(例如 MySingleton),并让 MySingleton 类继承自 Singleton<MySingleton>

这个单例模式有非常多的实现细节需要注意,足以考察你的C++功底。

首先Singleton的构造是protected的,因为Singleton本身只是个帮助类,并没有单独实例化的需要,但是子类需要实例化,所以需要protected子类才可以访问。

Singleton 类中,我们定义了一个 Instance() 静态函数,返回一个类型为 T& 的对象。在 Instance() 函数中,我们定义了一个静态局部变量 instance,用于存储 T 类型的唯一实例。由于静态局部变量的生命周期与程序的运行周期相同,因此 nstance 只会在程序第一次调用 Instance() 函数时被创建,并在程序结束时被销毁。通过返回 instance 的引用,我们可以保证每次调用 Instance() 函数时都返回同一个实例。

此外,我们在 Singleton 类删除拷贝构造和赋值运算符的语句,以确保单例对象不能被复制或赋值,并且能够正确释放资源。

在这里基类的析构函数可以不需要 virtual ,因为子类在应用中只会用 Derived 类型,保证了析构时和构造时的类型一致

MySingleton 类中,我们只需要简单地继承自 Singleton<MySingleton>,并在构造函数中添加一些特定的逻辑即可。由于 MySingleton 类已经继承自 Singleton<MySingleton>,因此可以通过调用 Singleton<MySingleton>::Instance() 函数来获取唯一的 MySingleton 实例。

这种使用 CRTP 实现的单例模式具有以下优点:

  • 代码简洁:只需要定义一个基类和若干个派生类即可,无需编写大量重复的单例模式代码。
  • 线程安全:由于静态局部变量的创建是线程安全的,因此该模式天然支持多线程环境下的单例实现。
  • 性能高效:由于只需要在程序第一次调用 Instance() 函数时创建实例,因此该模式对性能的影响较小

这里也有几个特殊的限制:

  • 首先,子类还必须将构造私有化
  • 其次,由于子类构造私有化,但父类需要创建子类实例,因此需要将父类声明为子类的友元类。

这篇关于面向对象设计与分析(28)单例模式的奇异递归模板CRTP实现的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/507591

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