C++中的单例类模板

1,本节课讲述单例类模式,实现并抽取相关代码实现单例类模板,在以后开发工作 中,如果想要使用单例模式,那么直接使用今天开发的单例类模板就可以;

 

2,需求的提出:

    1,在架构设计时,某些类在整个系统生命期中最多只能有一个对象存在    ( Single Instance );

       1,如超市收银系统,由外观来说其由显示器、扫描枪、收款箱组成,这几部分都只有一个部件,用面向对象的思想来进行架构设计的话,扫描枪应该对应到代码里面的一个类,它应该用来创建对象,实际的硬件只有一个扫描枪,肯定要限制扫描枪对应的类只能创建一个对象;

       2,这个时候单例模式的需求就出来了;

   

3,问题:

    1,如何定义一个类,使得这个类最多只能创建一个对象?

   

4,单例模式:

    1,要控制类的对象数目,必须对外隐藏构造函数;

       1,要创建一个对象,必然要调用构造函数,因此可以控制构造函数的访问属性;

    2,思路:

       1,将构造函数的访问属性设置为 private;

           1,外界就不能创建对象了;

       2,定义 instance 并初始化为 NULL;

       3,当需要使用对象时,访问 instance 的值;

           1,空值:创建对象,并用 instance 标记;

           2,非空值:返回 instance 标记的对象;

          

5,单例模式初探编程实验:

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class SObject
{
    static SObject* c_instance;  // 定义标识符指针;

    /* 不需用拷贝和赋值 */    
    SObject(const SObject&);
    SObject& operator= (const SObject&);
    
    SObject()  // 构造函数创建为私有的;
    {
    }
public:
    static SObject* GetInstance();
    
    void print()
    {
        cout << "this = " << this << endl;
    }
};

SObject* SObject::c_instance = NULL; //类的外部对静态变量定义并初始化;

SObject* SObject::GetInstance()  // 创建对象
{
    if( c_instance == NULL )
    {
        c_instance = new SObject();
    }
    
    return c_instance;
}

int main()
{
    SObject* s = SObject::GetInstance();
    SObject* s1 = SObject::GetInstance();
    SObject* s2 = SObject::GetInstance();
    
    s->print();  // this = 0x940a008
    s1->print();  // this = 0x940a008
    s2->print();  // this = 0x940a008
    
    return 0;
}

    1,上述代码中并没有释放这个唯一的对象,这是因为单例模式所对应的对象在系统的生命周期中都是存在的,如果这个系统还在运行,就不需用释放它;

    2,单例模式所得到的对象在整个系统运行过程中是绝对不释放的;

   

6,单例模式存在问题(这里做的是锦上添花的事,要求完美):

    1,需要使用单例模式时:

       1,必须定义静态成员变量 c_instance;

       2,必须定义静态成员函数 GetInstance();

    2,如果现在要开发超市收银系统,那么开发扫描枪对应的类需要用单例模式来实现,收款箱对应的类也要用单例模式来实现,这个时候就要写重复的静态成员变量和静态成员函数;

    3,静态成员变量和静态成员函数和我们类的实际功能没有关系,这是单例模式的逻辑;

      

7,解决方案:

    1,将单例模式相关的代码抽取出来,开发单例类模板,当需要单例类时,直接使用单例类模板;

   

8,单例类模板编程实验:

    1,单例模式类模板 Singleton.h 文件:

 1 #ifndef _SINGLETON_H_
 2 #define _SINGLETON_H_
 3 
 4 template
 5 < typename T >
 6 class Singleton
 7 {
 8     static T* c_instance;
 9 public:
10     static T* GetInstance();
11 };
12 
13 template
14 < typename T >
15 T* Singleton<T>::c_instance = NULL;
16 
17 template
18 < typename T >
19 T* Singleton<T>::GetInstance()
20 {
21     if( c_instance == NULL )
22     {
23         c_instance = new T();
24     }
25     
26     return c_instance;
27 }
28 
29 #endif

    2,单例模式的使用:

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 #include "Singleton.h"
 4 
 5 using namespace std;
 6 
 7 class SObject
 8 {
 9     friend class Singleton<SObject>;    // 当前类需要使用单例模式
10     
11     SObject(const SObject&);
12     SObject& operator= (const SObject&);
13     
14     SObject()
15     {
16     }
17 public:
18     
19     void print()
20     {
21         cout << "this = " << this << endl;
22     }
23 };
24 
25 int main()
26 {
27     SObject* s = Singleton<SObject>::GetInstance();
28     SObject* s1 = Singleton<SObject>::GetInstance();
29     SObject* s2 = Singleton<SObject>::GetInstance();
30     
31     s->print();  // 0x9621008;
32     s1->print();  // 0x9621008;
33     s2->print();  // 0x9621008;
34     
35     return 0;
36 }

    3,使用单例类模板方法:

       1,构建对象的函数全部私有化;

       2,声明单例类模板为此类的友元(可以访问这个类);

    4,此单例类模板在我们今后开发工作中都可以使用;

   

9,小结:

    1,单例模式是开发中最常用的设计模式之一;

    2,单例模式的应用使得一个类最多只有一个对象;

    3,可以将单例模式相关的代码抽象成类模板;

    4,需要使用单例模式的类直接使用单例类模板;

posted @ 2019-05-24 17:13 子宇24 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏