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C++ 怎么实现单例模式 C++ 局部静态变量懒汉式写法【设计模式】

冰火之心

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发布时间:2026-01-30 17:35:12

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来源于php中文网

原创

用局部静态变量实现单例最安全,因C++11起其初始化线程安全、懒加载且仅执行一次,无需锁;getInstance()须返回引用以避免拷贝、空指针或误删,同时禁用拷贝/移动构造。

c++ 怎么实现单例模式 c++ 局部静态变量懒汉式写法【设计模式】

为什么用局部静态变量实现单例最安全

因为 C++11 起,static 局部变量的初始化是线程安全的:首次调用时才构造,且保证只执行一次,无需手动加锁或双重检查。比老式懒汉式(if (instance == nullptr) + std::mutex)更简洁、无竞态、无内存泄漏风险。

getInstance() 必须返回引用,不能返回指针或值

返回指针容易误删、忽略空指针;返回值会触发拷贝(若未禁用拷贝构造),破坏单例语义。返回引用是最直接、零开销、语义清晰的方式。

常见错误写法:return *instance;(返回临时对象解引用)、return instance;(返回指针)——都应避免。

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  • getInstance() 声明为 static 成员函数,返回 MyClass&
  • 函数体内定义 static MyClass instance;(非指针!)
  • 类需禁用拷贝和移动:MyClass(const MyClass&) = delete;MyClass(MyClass&&) = delete;

注意析构时机和静态对象生命周期

局部静态变量在首次调用 getInstance() 时构造,在程序退出、所有 main() 返回后的“静态析构阶段”销毁。这意味着:

  • 它能安全被其他静态对象在析构时使用(C++11 起,同一翻译单元内初始化顺序确定;跨单元不保证,但析构顺序是初始化的逆序)
  • 若单例依赖另一个尚未构造/已析构的静态对象,可能 crash —— 这不是写法问题,而是设计约束
  • 无法手动控制销毁时机(不像指针版可加 destroy()),适合“存在即全程可用”的场景

完整可运行示例(C++11 及以上)

class Logger {
public:
    static Logger& getInstance() {
        static Logger instance;  // 线程安全,懒加载
        return instance;
    }

    void log(const std::string& msg) {
        std::cout << "[LOG] " << msg << std::endl;
    }

private:
    Logger() = default;  // 私有构造
    ~Logger() = default; // 允许析构,但不可手动调用

    Logger(const Logger&) = delete;
    Logger(Logger&&) = delete;
    Logger& operator=(const Logger&) = delete;
    Logger& operator=(Logger&&) = delete;
};

调用:Logger::getInstance().log("Hello"); —— 第一次调用触发构造,之后始终复用同一对象。

真正容易被忽略的是:这个写法只在 C++11 及以后才线程安全;如果项目还在用 C++98,必须换用加锁版本,否则多线程下可能多次构造。

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