自己动手实现线程安全的C++单例类
前段时间使用C++做项目开发，需要根据根据配置文件路径加载全局配置文件，并对外提供唯一访问点。面对这样一个需求，自然的就想到了使用单例模式来创建一个单例配置对象，供外部调用。一开始想使用boost中自带的单例类来实现，但是遗憾的是，boost中的的单例类好像只能使用无参的类构造函数，而我希望将配置文件路径作为单例配置对象的构造函数参数，此外正好借此机会使用C++自己动手实现一个单例类。
1.线程安全的C++单例类
实现线程安全的C++单例类，主要要实现以下几点：1）构造函数私有化，即构造函数、拷贝构造函数和复制构造函数定义为private。构造函数私有化是为了防止在类外部定义类对象；拷贝构造函数私有化是为了防止拷贝行为产生多个实例；复制构造函数私有化，防止赋值产生多个实例。 2）提供静态全局访问点，供外部调用访问 3）通过锁机制或者static初始化，保证多线程访问单例对象安全。程序如下：
清单1：单例类 config.h
#ifndef _CONFIG_H_
#define _CONFIG_H_
#include <windows.h>
#include <iostream>
using namespace std;
class Config
{
private: //1.构造函数私有
Config()
{
m_path = "config.cfg";
loadGlobalConfig();
}
Config(string path) :m_path(path)
{
loadGlobalConfig();
}
Config(const Config &); //拷贝构造函数不实现，防止拷贝产生多个实例
Config & operator = (const Config &); //复制构造函数不实现，防止赋值产生多个实例
public:
static Config * getInstance() //2.提供全局访问点
{
static Config m_singletonConfig; //3.c++11保证了多线程安全，程序退出时，释放资源
return &m_singletonConfig;
}
void loadGlobalConfig()
{
//std::cout<<"111"<<std::endl;
//Sleep(1000); //休眠1000ms
//std::cout<<"222"<<std::endl;
//加载配置文件......
}
private:
string m_path; //配置文件的路径
};
#endif // _CONFIG_H_
2. static线程安全测试
前面提到，c++11保证了static对象在执行构造函数初始化时的线程安全性。对此c++11中的static变量的该特性，我做了一个实验，验证了static类对象的构造函数线程安全性。撤销清单1中28-30行代码的注释，执行main.cpp。main.cpp代码如下：
清单2 ：main.cpp
#include "config.h"
#include <thread>
#define THREAD_NUM 2
void gTestStatic()
{
Config *pConf=Config::getInstance();
}
int main()
{
std::thread threadArray[THREAD_NUM];
for (int i=0;i<THREAD_NUM;i++)
{
threadArray[i] = std::thread(&gTestStatic);
}
for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++)
{
threadArray[i].join(); //主线程等待所有的线程结束
}
return 0;
}
清单3 ： 实验结果
output：
111
222
从这个实验可以看出，一个线程在执行类的构造函数时休眠1ms，另一个线程在等待，因此static对象的构造函数确实只执行了一次。因此，c++11确实保证了static对象构造函数初始化的多线程安全。