設計模式C++實現 四 ——單例模式

單例的一般實現比較簡單，下面是代碼和UML圖。由於構造函數是私有的，因此無法通過構造函數實例化，唯一的方法就是通過調用靜態函數GetInstance。

      UML圖：

      代碼：

//Singleton.h
class Singleton
{
public:
    static Singleton* GetInstance();
private:
    Singleton() {}
    static Singleton *singleton;
};
//Singleton.cpp
Singleton* Singleton::singleton = NULL;
Singleton* Singleton::GetInstance()
{
    if(singleton == NULL)
        singleton = new Singleton();
    return singleton;
}

//Singleton.h
class Singleton  
{
public:
	static Singleton* GetInstance();
private:
	Singleton() {}
	static Singleton *singleton;
};
//Singleton.cpp
Singleton* Singleton::singleton = NULL;
Singleton* Singleton::GetInstance()
{
	if(singleton == NULL)
		singleton = new Singleton();
	return singleton;
}

       這裏只有一個類，如何實現Singleton類的子類呢？也就說Singleton有很多子類，在一種應用中，只選擇其中的一個。最容易就是在GetInstance函數中做判斷，比如可以傳遞一個字符串，根據字符串的內容創建相應的子類實例。這也是DP書上的一種解法，書上給的代碼不全。這裏重新實現了一下，發現不是想象中的那麼簡單，最後實現的版本看上去很怪異。在VS2008下測試通過。

//Singleton.h
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;

class Singleton
{
public:
    static Singleton* GetInstance(const char* name);
    virtual void Show() {}
protected: //必須爲保護，如果是私有屬性，子類無法訪問父類的構造函數
    Singleton() {}
private:
    static Singleton *singleton; //唯一實例的指針
};

//Singleton.cpp
#include "Singleton.h"
#include "SingletonA.h"
#include "SingletonB.h"
Singleton* Singleton::singleton = NULL;
Singleton* Singleton::GetInstance(const char* name)
{
    if(singleton == NULL)
    {
        if(strcmp(name, "SingletonA") == 0)
            singleton = new SingletonA();
        else if(strcmp(name,"SingletonB") == 0)
            singleton = new SingletonB();
        else
            singleton = new Singleton();
    }
    return singleton;
}

//Singleton.h
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;

class Singleton  
{
public:
	static Singleton* GetInstance(const char* name);
	virtual void Show() {}
protected: //必須爲保護，如果是私有屬性，子類無法訪問父類的構造函數
	Singleton() {}
private:
	static Singleton *singleton; //唯一實例的指針
};

//Singleton.cpp
#include "Singleton.h"
#include "SingletonA.h"
#include "SingletonB.h"
Singleton* Singleton::singleton = NULL;
Singleton* Singleton::GetInstance(const char* name)
{
	if(singleton == NULL)
	{
		if(strcmp(name, "SingletonA") == 0)
			singleton = new SingletonA();
		else if(strcmp(name,"SingletonB") == 0)
			singleton = new SingletonB();
		else 
			singleton = new Singleton();
	}
	return singleton;
}

//SingletonA.h
#pragma once
#include "Singleton.h"
class SingletonA: public Singleton
{
    friend class Singleton; //必須爲友元類，否則父類無法訪問子類的構造函數
public:
    void Show() { cout<<"SingletonA"<<endl; }
private:   //爲保護屬性，這樣外界無法通過構造函數進行實例化
    SingletonA() {}
};
//SingletonB.h
#pragma once
#include "Singleton.h"
class SingletonB: public Singleton
{
    friend class Singleton; //必須爲友元類，否則父類無法訪問子類的構造函數
public:
    void Show(){ cout<<"SingletonB"<<endl; }
private:  //爲保護屬性，這樣外界無法通過構造函數進行實例化
    SingletonB() {}
};

//SingletonA.h
#pragma once
#include "Singleton.h"
class SingletonA: public Singleton
{
	friend class Singleton; //必須爲友元類，否則父類無法訪問子類的構造函數
public:
	void Show() { cout<<"SingletonA"<<endl; }
private:   //爲保護屬性，這樣外界無法通過構造函數進行實例化
	SingletonA() {} 
};
//SingletonB.h
#pragma once
#include "Singleton.h"
class SingletonB: public Singleton
{
	friend class Singleton; //必須爲友元類，否則父類無法訪問子類的構造函數
public:
	void Show(){ cout<<"SingletonB"<<endl; }
private:  //爲保護屬性，這樣外界無法通過構造函數進行實例化
	SingletonB() {}
};

#include "Singleton.h"
int main()
{
    Singleton *st = Singleton::GetInstance("SingletonA");
    st->Show();
    return 0;
}

#include "Singleton.h"
int main()
{
	Singleton *st = Singleton::GetInstance("SingletonA");
	st->Show();
	return 0;
}

       上面代碼有一個地方很詭異，父類爲子類的友元，如果不是友元，函數GetInstance會報錯，意思就是無法調用SingletonA和SIngletonB的構造函數。父類中調用子類的構造函數，我還是第一次碰到。當然了把SingletonA和SIngletonB的屬性設爲public，GetInstance函數就不會報錯了，但是這樣外界就可以定義這些類的對象，違反了單例模式。
       看似奇怪，其實也容易解釋。在父類中構建子類的對象，相當於是外界調用子類的構造函數，因此當子類構造函數的屬性爲私有或保護時，父類無法訪問。爲共有時，外界就可以訪問子類的構造函數了，此時父類當然也能訪問了。只不過爲了保證單例模式，所以子類的構造函數不能爲共有，但是又希望在父類中構造子類的對象，即需要調用子類的構造函數，這裏沒有辦法纔出此下策：將父類聲明爲子類的友元類。

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