再探C++的單件實作

最近看了adrianx的大作《C++實作單件的初探》，真是講得很好，不過裡面有一處疏漏。

現對其Singleton類的設計分析如下：

首先，讓我們來對Singleton類進行如下測試：

#include <iostream>

using namespace std;

// 為了給Singleton類的Instance計數

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;

}

執行結果：

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産生了三個Instance，但Construction卻隻被調用了一次，不難看出另外兩個Instance是被Copy Ctor構造出來的，到此，我們已經找到了這段程式中的這個小小的bug了，但如何來去掉這隻‘臭蟲‘呢？

當我們不定義Copy Ctor時，編譯器在需要的時候會産生一個預設的Copy Ctor。分析上面的代碼，對于Singleton Pattern，1，2兩處的用法應該被禁止，對于1，2這種情況來說是很容易的（但它确實應該被禁止掉）。但一旦在程式中有意或無意的使用了by-value的方式進行函數調用

，就不易被我們所發現。這種情況我們應該盡量使它們在compile-time暴露出來。我們可以通過将Destructor置于private section的方法使1，2不能在此定義。因為Singleton的Destructor屬于private section, Compiler将如是抱怨！于是...

但是對于某些類來說，Destructor并不是必需的，而且，有Destructor會降低performance（雖然那隻是一點點，但既然我們能避免，又何樂而不為呢）。是以通過改變Destructor的Access level并不是十分明智！然而我們應該如何阻止諸如1，2之類的行為發生呢？Let me think...

嗯！我們得避免編譯器合成Default copy constructor行為的産生，然而怎樣才能達到這一目的呢？所幸的是，避免編譯器的這種幕後操作并不難。

且看修改後的Singleton類如下所示：

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聲明為private, 并且不提供定義（這是為了避免被friend或member functions調用）。這樣我們就可以很明顯的使1，2出通不過Compiler！使得該Singleton類成為Singleton Pattern的比較完美的實作。

完整代碼如下：

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&);

};

至此，我們的Singleton類就設計完成了！其中難免還有遺漏之處，還望各位不吝指教！

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