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再探C++的单件实现

    最近看了adrianx的大作《C++实现单件的初探》,真是讲得很好,不过里面有一处疏漏。

    现对其Singleton类的设计分析如下:

    首先,让我们来对Singleton类进行如下测试:

    #include <iostream>
    using namespace std;

    // 为了给Singleton类的Instance计数
    template <typename T>
    class Counter
    {
    public:
        Counter() { ++count; }
        ~Counter() { --count; }

        Counter(const Counter&) { ++count; }

        static size_t HowMany()
        { return count; }

    private:
        static size_t count;
    };

    class Singleton : private Counter<Singleton>
    {
    private:
        Singleton()
        {
            cout<<"object is ["<<this<<"] Do< Construction"<<endl;
        }
    public:
        using Counter<Singleton>::HowMany; // Added by jfwan

        ~Singleton()
        {
            cout<<"object is ["<<this<<"] Do Destruction>"<<endl;
        }

        static Singleton & GetSingleton()
        {
            static Singleton s;
            return s;
        }
        void Dosomething()
        {
            cout<<"object is ["<<this<<"] Do Something"<<endl;
        }
    };

    int main(int argc, char* argv[])
    {
        Singleton& first = Singleton::GetSingleton();

        Singleton second(first);    // 1

        Singleton third(first);     // 2

        cout << "There are " << Singleton::HowMany()
             << " instances of Singleton." << endl;

        return 0;
    }


    执行结果:

    object is [0049F1C0] Do< Construction
    There are 3 instances of Singleton.
    object is [0012FEB3] Do Destruction>
    object is [0012FEBF] Do Destruction>
    object is [0049F1C0] Do Destruction>

    可以看出Singleton产生了三个Instance,但Construction却只被调用了一次,不难看出另外两个Instance是被Copy Ctor构造出来的,到此,我们已经找到了这段程序中的这个小小的bug了,但如何来去掉这只‘臭虫‘呢?

    当我们不定义Copy Ctor时,编译器在需要的时候会产生一个默认的Copy Ctor。分析上面的代码,对于Singleton Pattern,1,2两处的用法应该被禁止,对于1,2这种情况来说是很容易的(但它确实应该被禁止掉)。但一旦在程序中有意或无意的使用了by-value的方式进行函数调用

    ,就不易被我们所发现。这种情况我们应该尽量使它们在compile-time暴露出来。我们可以通过将Destructor置于private section的方法使1,2不能在此定义。因为Singleton的Destructor属于private section, Compiler将如是抱怨!于是...

    但是对于某些类来说,Destructor并不是必需的,而且,有Destructor会降低performance(虽然那只是一点点,但既然我们能避免,又何乐而不为呢)。因此通过改变Destructor的Access level并不是十分明智!然而我们应该如何阻止诸如1,2之类的行为发生呢?Let me think...

    嗯!我们得避免编译器合成Default copy constructor行为的产生,然而怎样才能达到这一目的呢?所幸的是,避免编译器的这种幕后操作并不难。

    且看修改后的Singleton类如下所示:

    class Singleton : private Counter<Singleton>
    {
        // 同上

    private: // preventions
        Singleton(const Singleton&);
        Singleton& operator = (const Singleton&);
    };

    我将Singleton的Copy ctor和Assignment operator声明为private, 并且不提供定义(这是为了避免被friend或member functions调用)。这样我们就可以很明显的使1,2出通不过Compiler!使得该Singleton类成为Singleton Pattern的比较完美的实现。

    完整代码如下:

    class Singleton
    {
    private:
        Singleton()
        {
            cout<<"object is ["<<this<<"] Do< Construction"<<endl;
        }
    public:
        ~Singleton()
        {
            cout<<"object is ["<<this<<"] Do Destruction>"<<endl;
        }

        static Singleton & GetSingleton()
        {
            static Singleton s;
            return s;
        }
        void Dosomething()
        {
            cout<<"object is ["<<this<<"] Do Something"<<endl;
        }

    private: // preventions
        Singleton(const Singleton&);
        Singleton& operator = (const Singleton&);
    };

 

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