用C++实现设计模式中的单件

**设计模式（design patterns）**是软件体系结构中一个比较深入的话题。其中，单件（singleton）模式是其中最简单的一种，它描述了下述应用场景其及解决方案：在程序中，有些类型我们最多只需要一个对象，比如数据库连接、错误日志记录器等等。单件模式试图通过特殊的类设计确保该类型最多只能被实例化一次。

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叔"；本文不允许以纸质及电子出版为目的进行抄摘或改编。
1.《Python编程基础及应用》，陈波，刘慧君，高等教育出版社。免费授课视频 Python编程基础及应用
2.《Python编程基础及应用实验教程》, 陈波，熊心志，张全和，刘慧君，赵恒军，高等教育出版社Python编程基础及应用实验教程
3. 《简明C及C++语言教程》，陈波，待出版书稿。免费授课视频

下述C++程序演示了一个名为Daemon的单件类，它是通过静态成员函数来实现的。

//Project - Singleton
#include 
using namespace std;

class Daemon {
private:
    static Daemon* instance;
    Daemon(){} //将构造函数私有
    Daemon(const Daemon&){} //将拷贝构造函数私有
public:
    static Daemon* Instance(){
        if (instance==nullptr)
            instance = new Daemon();
        return instance;
    }
};

Daemon* Daemon::instance {nullptr};

int main() {
    //Daemon d;  //错误：私有的构造函数不能执行
    //Daemon* d = new Daemon();

    Daemon* d1 = Daemon::Instance();
    //借助于d1指针使用唯一的Daemon对象...
    Daemon* d2 = Daemon::Instance();
    //借助于d2指针使用唯一的Daemon对象...

    cout << "d1 = " << d1 << ", d2 = " << d2 << endl;

    delete Daemon::Instance(); //释放唯一的Daemon对象
    return 0;
}
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上述程序的执行结果为：

d1 = 0xe517b0, d2 = 0xe517b0
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说明：在读者的计算机上，执行结果中的地址很可能与本书不同。

🚩第6 ~ 9行：Daemon类型的构造函数被私有，这意味着类型的使用者无法直接定义Daemon对象。

Daemon类型的拷贝构造函数（copy constructor）▲也被私有，这意味着类型的使用者无法通过对象的拷贝赋值来创建Daemon对象。

🚩第10 ~ 15行：公有的静态成员函数Instance()用于返回唯一的Daemon对象的指针。该指针保存在静态数据成员instance里，当instance为空时，说明当前程序中不存在Daemon对象，第13行通过new操作符新建一个Daemon对象并将其地址赋值给instance。由于Instance()是Daemon类的成员函数，所以此处对Daemon的构造函数的调用是合法的。

🚩第21 ~ 22行：任何常规的对象创建方法都需要调用Daemon的构造函数，但其构造函数是私有的。

🚩第24 ~ 27行：类的使用者仅被允许通过Instance()获取唯一的Daemon对象的指针，然后再借助于获取的指针来使用该对象。

🚩第29行：执行结果证实，每次调用Instance()函数所获取的指针，都是同一个值。它们都指向那个“唯一”的Daemon对象。

🚩第31行：唯一的Daemon对象必须被释放，否则会造成内存泄漏。

借助于单件模式，在类的设计阶段就保证了该类最多只能被实例化一次，以避免类的使用者不小心犯错（意外创建多个类对象）。

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