singleton

singleton即单件模式，实现这种模式的类在程序生命周期里只能有且仅有一个实例。单件模式是一个很有用的创建型模式，有许多实际的应用，并被广泛且深入地研究。

虽然单件模式非常重要，但很遗憾目前Boost中并没有专门的单件库，而仅是在serialization库中有一个并不十分完善的实现，它位于名字空间boost::serialization。

为了使用singleton，需要包含头文件<boost/serialization/singleton.hpp>，即：

#include <boost/serialization/singleton.hpp>
using boost::serialization::singleton;

类摘要

template <typename T>
class singleton : public boost::noncopyable
{
    
    
public:
   static const T & get_const_instance();
   static T & get_mutable_instance();
};

singleton把模板参数T实现为一个单件类，对类型T的要求是有缺省构造函数，而且在构造和析构时不能抛出异常，因为单件在main()前后构造和析构，如果发生异常则会无法捕获。

singleton提供两个静态成员函数访问单件实例，可分别获得常对象和可变对象。这种区分是出于线程安全的考虑，常对象单件总是线程安全的，因为它不会改变内部状态，而可变对象单件则不是线程安全的，可能会发生线程竞争问题。

用法

为了演示singleton的创建与销毁，下面的代码增加了构造函数与析构函数：

class point
{
    
    
public:
	point(int a = 0, int b = 0, int c = 0) :x(a), y(b), z(c) //构造函数
	{
    
    
		cout << "point ctor" << endl;
	}

	~point() //析构函数
	{
    
    
		cout << "point dtor" << endl;
	}
    ...
};

singleton的用法非常简单，只需要把想成为单件的类作为它的模板参数就可以了，接下来的工作由 singleton自动完成。可能唯一的一点不方便之处是过长的类型名，但可以用t ypedef来简化：

#include <boost/serialization/singleton.hpp>
using boost::serialization::singleton;
int main()
{
    
    
	cout << "main() start" << endl;

	typedef singleton<point> origin; //单件类定义

	point::get_const_instance().print(); //常对象
	point::get_mutable_instance().print(); //可变对象

	cout << "main() finish" << endl;
}

代码中需要注意的是类名 singleton，还有就是访问实例的函数不是常用的instance()，而是get_const_instance()和 get_mutable_instance()。

除了这种模板方式，singleton还可以通过继承的方式来使用，把singleton作为单件类的基类，并把单件类作为singleton的模板参数：

#include <boost/serialization/singleton.hpp>
using boost::serialization::singleton;

class point : public singleton<point> //注意这里
{
    
    ...}

int main()
{
    
    
	cout << "main() start" << endl;

	point::get_const_instance().print(); //常对象
	point::get_mutable_instance().print(); //可变对象

	cout << "main() finish" << endl;
}

这段代码与模板参数的用法仅有很小的不同，最重要的变化在于point类的基类声明处public继承singleton<point>(如果读者不熟悉泛型编程，则可能会对这种父类中使用子类的形式有些困惑)，因此point继承了singleton的所有能力，包括不可拷贝和单件。

与模板参数方式相比，继承方式实现单件模式更为彻底一些（很像noncopyable的用法），使被单件化的类成为了一个真正的单件类，而模板参数方式则更“温和”一些，它包装(wrap)了被单件化的类，对原始类没有任何影响。

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代码示例

#include <iostream>
using namespace std;

#include <boost/serialization/singleton.hpp>
using boost::serialization::singleton;

//
class point : public singleton<point>
{
    
    
	int x, y, z;
public:
	point(int a = 0, int b = 0, int c = 0) :x(a), y(b), z(c)
	{
    
    
		cout << "point ctor" << endl;
	}

	~point()
	{
    
    
		cout << "point dtor" << endl;
	}

	void print()const
	{
    
    
		cout << x << "," << y << "," << z << endl;
	}

};

typedef singleton<point> origin;

//

int main()
{
    
    
	cout << "main() start" << endl;

	origin::get_const_instance().print();
	origin::get_mutable_instance().print();

	point::get_const_instance().print();
	point::get_mutable_instance().print();

	cout << "main() finish" << endl;
}