C++のシングルトンパターンの実装方法を教えてください。

2年 ago
蓮, 翼
1 minute

C++のシングルトンパターンでは、次の方法が利用可能です。

  1. Eager Initialization: 静的定数インスタンスをクラスの定義に作成し、プログラムのライフタイム中に唯一のインスタンスができることを保証します。この方法の欠点は、プログラムにシングルインスタンスが不要な場合でもすぐに作成され、遅延ロードができません。
class Singleton {
private:
    static Singleton* instance;
    Singleton() {}

public:
    static Singleton* getInstance() {
        if(instance == nullptr) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
};

Singleton* Singleton::instance = nullptr;
  1. 初めてシングルトンオブジェクトを使用するときにインスタンスを作成します。この方法により遅延読み込みが可能になりますが、スレッドの安全性について考慮する必要があります。
class Singleton {
private:
    static Singleton* instance;
    Singleton() {}

public:
    static Singleton* getInstance() {
        if(instance == nullptr) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
};

Singleton* Singleton::instance = nullptr;
  1. 二重ロック（ダブルチェックロック）は、レイジー初期化を活用しつつ、スレッドセーフな初期化を実現する技術である。
class Singleton {
private:
    static Singleton* instance;
    static std::mutex mtx; // 互斥锁
    Singleton() {}

public:
    static Singleton* getInstance() {
        if(instance == nullptr) {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 上锁
            if(instance == nullptr) {
                instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
};

Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mtx;
  1. 局所静的変数を用いると、関数の内部に静的局所変数を定義でき、関数内で最初に呼び出されたときのみ、シングルトンオブジェクトがインスタンス化されることを保証できます。この方法もスレッドセーフです。
class Singleton {
private:
    Singleton() {}

public:
    static Singleton* getInstance() {
        static Singleton instance;
        return &instance;
    }
};

シーンや要望によって、いくつかの単一インスタンスパターンの一般的な実装方法があります。

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