C++单例代码解释

Question

最近有人问我关于 c++ 中的单例设计模式。我不确切知道它的作用或需要它的时间，所以我尝试用谷歌搜索它。我主要在 stackoverlow 上找到了很多答案，但我很难理解这些问题和答案中提到的代码。我知道单身人士应该满足以下属性，如果我错了，请纠正我。

It is used when we need to make one and only one instance of a class. 

这在我的脑海中提出了以下问题

Does this mean that it can be created only once or does this mean that it can be 
created many times but at a time only one copy can exist?

现在开始实施。 复制自here

class S
{
    public:
        static S& getInstance()
        {
            static S    instance; // Guaranteed to be destroyed.
                              // Instantiated on first use.
            return instance;
        }
    private:
        S() {};                   // Constructor? (the {} brackets) are needed here.
        // Don't forget to declare these two. You want to make sure they
        // are inaccessible otherwise you may accidentally get copies of
        // your singleton appearing.
        S(S const&);              // Don't Implement
        void operator=(S const&); // Don't implement
};

请解释一下：

1. 为什么我们必须将 getinstace() 函数设为静态？
2. 为什么我们需要 S(S const&);构造函数？
3. 什么是 void operator=(S const&);做什么？
4. 为什么我们不实现最后两个函数？
5. 为什么我们需要保证销毁此实例（如代码中所述）？

Answer 1

1) 是的。这个函数可以让你真正获得S 的一个实例。所以你打电话给S::getInstance()。如果它不是静态的，那么你将无法做到这一点。

2、3 和 4) 请注意，构造函数和 operator= 是私有的。这是为了防止有人创建另一个S 实例，从而使单例状态无效。

您应该使用S::getInstance() 来获取单个实例，而不是构建自己的S。

Answer 2

1. 是的，它应该是静态的，因为它不需要实例指针。让它成为非静态的将是徒劳的。

2. 是的，我们确实需要至少一个函数式构造函数。需要以某种方式制作初始实例。创建第一个实例时，私有构造函数将强制外部用户通过getInstance 获取实例。

3. 赋值运算符operator=(S const&) 用于为该实例分配新值。这对单例来说没有意义，因此被声明为私有并且没有实现。没有人可以使用它。

4. 不，复制构造函数和赋值运算符必须是私有的并且没有实现。这是一个 C++ 习语，意思是：这个类不能被复制或分配给。

Answer 3

1.为什么我们必须将getinstace()函数设为静态？

这是获取实例的唯一方法 - 静态意味着您不需要现有实例来调用它。如果您需要一个实例来获取一个实例，那么您将陷入鸡对蛋的局面。

那是因为它是静态的，你可以写：

S::getinstance().blah();

如果不是静态的，你需要写

S& s_instance = .... 
s_instance.getInstance().blah();

但是由于您已经有了一个实例，您不需要调用getInstance。如果获取实例的唯一方法是通过getInstance，您是如何获取该实例的？

2.为什么需要S(S const&);构造函数？

你没有。它是故意私有的并且没有实现，所以调用它会导致错误。 如果它没有显式设为私有且未实现，编译器将为您创建一个默认的公共复制构造函数......这意味着人们可以编写

S scopy(S::getInstance());

他们最终会得到一个新的 S 实例——打破单例语义。

3.什么是void operator=(S const&);做什么？

同2。它没有实现和私有，所以调用它会导致错误。同样，如果您没有明确说明，编译器将为您创建一个默认实例，在这种情况下，用户可以通过以下方式获得一个新实例。

S scopy = S::getInstance();

4.为什么我们不实现最后两个函数？

如果您可以复制/分配单例，它将失去其单例状态。任何时候都应该只存在一个单例。

但是请注意，单例通常被认为是反模式。没有非常充分理由你不想使用的东西。理解随之而来的线程问题也是明智之举……除此之外，还有一些静态初始化顺序惨败，您会遇到一些实现它的方法。 （您的代码中的方式还可以，但很容易出错。）