C++如何实现单例模式_C++设计模式之线程安全的单例写法-C++-PHP中文网

C++如何实现单例模式_C++设计模式之线程安全的单例写法

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发布： 2025-12-01 14:36:06

原创

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单例模式确保类唯一实例并提供全局访问点，C++中推荐使用局部静态变量实现线程安全单例，因C++11保证其初始化线程安全，无需加锁，简洁高效；也可用std::call_once控制初始化时机，适合复杂场景；双检锁模式虽存在但易出错，需谨慎；结合智能指针可自动管理资源。优先选择局部静态变量方式。

c++如何实现单例模式_c++设计模式之线程安全的单例写法

单例模式确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。在C++中实现线程安全的单例，关键在于避免多线程环境下重复创建实例。

使用局部静态变量（C++11 起线程安全）

C++11 标准规定：函数内的局部静态变量初始化是线程安全的。利用这一点，可以写出简洁且线程安全的单例。

代码示例：

class Singleton {
public:
    static Singleton& getInstance() {
        static Singleton instance; // 局部静态变量，首次调用时构造
        return instance;
    }
<pre class="brush:php;toolbar:false;"><pre class="brush:php;toolbar:false;">Singleton(const Singleton&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

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private: Singleton() = default; // 私有构造函数 ~Singleton() = default; };

这种方式无需手动加锁，编译器保证初始化过程的线程安全，推荐使用。

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使用 std::call\_once 和 std::once\_flag

如果需要更精细控制初始化时机，可使用 std::call_once 确保某段代码只执行一次。

#include <mutex>
<p>class Singleton {
public:
static Singleton& getInstance() {
std::call_once(initFlag, &Singleton::init);
return *instance;
}</p><p>private:
Singleton() = default;
static void init() {
instance = new Singleton();
}</p><pre class="brush:php;toolbar:false;"><pre class="brush:php;toolbar:false;">static std::once_flag initFlag;
static Singleton* instance;

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};

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std::once_flag Singleton::initFlag; Singleton* Singleton::instance = nullptr;

此方法明确表达“只初始化一次”的意图，适合复杂初始化逻辑。

双检锁模式（DCLP）需谨慎使用

早期常用双检锁避免每次加锁开销，但容易出错，尤其在旧C++标准下。

#include <mutex>
<p>class Singleton {
public:
static Singleton* getInstance() {
if (instance == nullptr) { // 第一次检查
std::lock<em>guard<std::mutex> lock(mutex</em>);
if (instance == nullptr) { // 第二次检查
instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}</p><p>private:
Singleton() = default;
static Singleton* instance;
static std::mutex mutex_;
};

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在 C++11 及以后，配合内存序（如 std::atomic 和 memory_order）可安全实现，但代码复杂，不推荐新手使用。