什麼是 Single Instance單例模式?

單例模式是計算機程式設計當中一種常用思路，即軟體系統運行當中，該類只允許擁有一個例項，且它必須在初始化的時候自己建立自己的例項。

那麼單例模式主要是什麼用途呢？

優化訪問效能，便於進行資料共享。

比如說：

1，軟體系統運行當中，業務上的配置檔案引數共享。

2，多執行緒之間資料的共享。

3，呼叫類似於資料庫操作這種需要頻繁訪問的物件時，減少 Object 的頻繁建立銷燬和函式呼叫的棧記憶體消耗。

4，資料需要臨時儲存時，給其他物件提供一個統一化的資料介面。

5，提升高度複用情況下的訪問效能。

那麼單例模式的具體實現方式是？

建立一個類，這個類會自己建立自己在記憶體當中的例項，例項可以被其他類訪問，同時不允許以任何方式再次建立這個類的例項。

其中有什麼原則？

1，必須保證在整個軟體系統執行的生命週期當中，例項僅有一個，不能被再次建立，也不能被拷貝、賦值。

2，必須保證記憶體的安全性問題。

3，必須保證執行緒的安全性問題。

4，必須保證例項僅能通過指定的介面獲得。

那麼具體有什麼細節？

1，可以通過將 構造、拷貝構造、賦值運算子過載 宣告為 Private 以保證例項不會被再次建立。

2，可以通過智慧指標進行包裝，以保證記憶體的安全性。

3，可以通過使用 Static 關鍵字保證例項指標常駐於記憶體全域性變數區。

4，可以使用 std::call_once 來保證類的例項只會建立一次，並且不會有執行緒安全問題。

單例模式分為主動模式和被動模式，區別是：

主動模式在類載入時就已經建立好了自己的例項。

被動模式在被第一次呼叫時才會建立自己的例項。

這裡演示的是被動模式：

================== 建立一個叫大腦工具箱的“工具類”==================

----------------- 標頭檔案-----------------

#pragma once
#include <memory>
using std::shared_ptr;
using std::make_shared;

#include <mutex>
using std::call_once;
using std::once_flag;

 
// 建立一個叫大腦工具箱的單例類
class BrainToolBox
{
public:
    // 獲取單例的函式
    static shared_ptr<BrainToolBox> GetInstance();

public:
    // 供呼叫的測試函式
    void HelloByte();

private:
    // Private 鎖死構造和析構
    BrainToolBox();
    ~BrainToolBox();

    // Private 鎖死拷貝構造
    BrainToolBox(const BrainToolBox&) {};

    // Private 鎖死賦值運算子
    BrainToolBox& operator=(const BrainToolBox&) {};

private:
    // 單例的指標宣告
    static shared_ptr<BrainToolBox> BrainInstance;

    // Onec Flag 宣告
    static once_flag BrainOnceFlag;

};

----------------- CPP檔案-----------------

#include <iostream>

#include "BrainToolBox.h"

// 單例的指標定義
shared_ptr<BrainToolBox> BrainToolBox::BrainInstance;

// OnceFlag 定義
once_flag BrainToolBox::BrainOnceFlag;

// 獲取單例 如果不存在則建立且只建立一次
shared_ptr<BrainToolBox> BrainToolBox::GetInstance()
{
    call_once(BrainToolBox::BrainOnceFlag, [&] {
        struct make_shared_enabler : BrainToolBox{};
        BrainToolBox::BrainInstance = make_shared<make_shared_enabler>();
    });
    return BrainToolBox::BrainInstance;
}

// 測試輸出一段字串以確定單例類被成功建立
void BrainToolBox::HelloByte()
{
    std::cout << "Hello Byte!" << std::endl;
    return;
}

// 構造
BrainToolBox::BrainToolBox()
{

}

// 析構
BrainToolBox::~BrainToolBox()
{

}

================== 測試一下==================

#include "BrainToolBox.h"

int main()
{
    shared_ptr<BrainToolBox> tool = BrainToolBox::GetInstance();
    tool->HelloByte();
 
}

會列印 Hello Byte 字串。