正文

揭秘C语言单例模式：如何优雅地创建与销毁？

/0 浏览量
0321

单例模式是一种常用的软件设计模式，其核心思想是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。在C语言中实现单例模式，需要特别注意实例的创建和销毁，以确保资源的合理利用和程序的稳定运行。

单例模式概述

单例模式的主要目的是控制实例的创建，防止因为创建了多个实例而导致资源浪费或程序出错。单例模式通常用于以下场景：

  • 需要保证一个类只有一个实例，例如数据库连接池。
  • 需要控制全局访问点以便外部访问。
  • 实例化开销较大，且频繁使用，易于理解和使用。

C语言单例模式的实现

在C语言中实现单例模式，主要有以下几种方法：

1. 饿汉式

饿汉式单例模式是在类加载时就创建单例实例，确保全局访问点只有一个实例。

#include <stdio.h>

typedef struct {
    int value;
} Singleton;

Singleton* getSingleton() {
    static Singleton instance = {0}; // 静态局部变量，仅在第一次调用时初始化
    return &instance;
}

int main() {
    Singleton* instance1 = getSingleton();
    instance1->value = 10;

    Singleton* instance2 = getSingleton();
    printf("Instance1 value: %d\n", instance1->value);
    printf("Instance2 value: %d\n", instance2->value);

    return 0;
}

2. 懒汉式

懒汉式单例模式是在真正需要使用实例时才创建，可以减少资源消耗。

#include <stdio.h>

typedef struct {
    int value;
} Singleton;

Singleton* getSingleton() {
    static Singleton* instance = NULL;
    if (instance == NULL) {
        instance = (Singleton*)malloc(sizeof(Singleton));
        if (instance) {
            instance->value = 0;
        }
    }
    return instance;
}

int main() {
    Singleton* instance1 = getSingleton();
    instance1->value = 10;

    Singleton* instance2 = getSingleton();
    printf("Instance1 value: %d\n", instance1->value);
    printf("Instance2 value: %d\n", instance2->value);

    free(instance2);
    return 0;
}

3. 双重检查锁定

双重检查锁定（Double-Checked Locking）是懒汉式单例模式的一种改进，可以避免多线程环境下的线程安全问题。

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

typedef struct {
    int value;
    pthread_mutex_t lock;
} Singleton;

Singleton* getSingleton() {
    static Singleton* instance = NULL;
    if (instance == NULL) {
        pthread_mutex_lock(&instance->lock);
        if (instance == NULL) {
            instance = (Singleton*)malloc(sizeof(Singleton));
            if (instance) {
                instance->value = 0;
            }
        }
        pthread_mutex_unlock(&instance->lock);
    }
    return instance;
}

int main() {
    Singleton* instance1 = getSingleton();
    instance1->value = 10;

    Singleton* instance2 = getSingleton();
    printf("Instance1 value: %d\n", instance1->value);
    printf("Instance2 value: %d\n", instance2->value);

    free(instance2);
    return 0;
}

总结

C语言单例模式的实现方式有饿汉式、懒汉式和双重检查锁定等。在实际应用中，应根据具体需求选择合适的实现方式。同时，注意在单例实例销毁时释放相关资源，避免内存泄漏。

-- 展开阅读全文 --