正文

C语言单例模式：一招锁死全局唯一，轻松掌握经典设计模式

/0 浏览量
0320

单例模式（Singleton Pattern）是软件设计模式中的一种，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取这个实例。在C语言中实现单例模式，可以让开发者轻松地控制全局资源的访问，提高代码的复用性和安全性。

单例模式的基本原理

单例模式的核心思想是保证一个类只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。以下是一个简单的单例模式实现步骤：

  1. 私有化构造函数：防止外部直接使用new或malloc创建对象。
  2. 提供一个公有静态方法：该方法负责创建单例实例，并提供对它的访问。
  3. 静态实例变量：用来存储单例对象。

C语言单例模式实现

以下是一个使用C语言实现的简单单例模式示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

// 单例类
typedef struct {
    // 其他成员变量
} Singleton;

// 静态实例变量
static Singleton* instance = NULL;
static pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

// 私有构造函数
static Singleton* createSingleton() {
    Singleton* singleton = (Singleton*)malloc(sizeof(Singleton));
    if (singleton == NULL) {
        perror("Failed to allocate memory");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 初始化其他成员变量
    return singleton;
}

// 公有静态方法，负责创建单例实例
Singleton* getSingleton() {
    if (instance == NULL) {
        pthread_mutex_lock(&lock);
        if (instance == NULL) {
            instance = createSingleton();
        }
        pthread_mutex_unlock(&lock);
    }
    return instance;
}

// 测试代码
int main() {
    Singleton* singleton1 = getSingleton();
    Singleton* singleton2 = getSingleton();

    if (singleton1 == singleton2) {
        printf("Singleton instance is unique.\n");
    } else {
        printf("Singleton instance is not unique.\n");
    }

    // 释放资源
    free(singleton1);
    free(singleton2);

    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用pthread_mutex_t来实现线程安全的单例模式。在多线程环境下，这个单例模式可以保证只有一个实例被创建。

单例模式的注意事项

  1. 线程安全：在多线程环境下，单例模式必须保证线程安全。
  2. 懒汉式：上面的示例是懒汉式单例，它会在第一次调用getSingleton方法时创建实例。另一种方式是饿汉式单例，它在程序开始时就会创建实例。
  3. 资源释放：在使用完单例实例后，要记得释放资源，避免内存泄漏。

通过本文的介绍，相信你已经对C语言单例模式有了基本的了解。在实际开发中，单例模式可以帮助你更好地管理全局资源，提高代码的复用性和安全性。

-- 展开阅读全文 --