方案一
代码如下 class QMManager{
public:
static QMManager &instance()
{
static QMManager instance_;
return instance_;
}
}
这是最简单的版本，在单线程下(或者是C++0X下)是没任何问题的，但在多线程下就不行了，因为static QMManager instance_;这句话不是线程安全的。
在局部作用域下的静态变量在编译时，编译器会创建一个附加变量标识静态变量是否被初始化，会被编译器变成像下面这样(伪代码)：
代码如下 static QMManager &instance(){
static bool constructed = false;
static uninitialized QMManager instance_;
if (!constructed) {
constructed = true;
new(&s) QMManager; //construct it
}
return instance_;
}
这里有竞争条件，两个线程同时调用instance()时，一个线程运行到if语句进入后还没设constructed值，此时切换到另一线程，constructed值还是false，同样进入到if语句里初始化变量，两个线程都执行了这个单例类的初始化，就不再是单例了。
方案二
一个解决方法是加锁：
代码如下 static QMManager &instance(){
Lock(); //锁自己实现
static QMManager instance_;
UnLock();
return instance_;
}
但这样每次调用instance()都要加锁解锁，代价略大。
方案三
那再改变一下，把内部静态实例变成类的静态成员，在外部初始化，也就是在include了文件，main函数执行前就初始化这个实例，就不会有线程重入问题了：
代码如下 class QMManager{
protected:
static QMManager instance_;
QMManager();
~QMManager(){};
public:
static QMManager *instance()
{
return &instance_;
}
void do_something();
};
QMManager QMManager::instance_; //外部初始化
这被称为饿汉模式，程序一加载就初始化，不管有没有调用到。
看似没问题，但还是有坑，在一个2B情况下会有问题：在这个单例类的构造函数里调用另一个单例类的方法可能会有问题。
看例子：
代码如下//.h
class QMManager
{
protected:
static QMManager instance_;
QMManager();
~QMManager(){};
public:
static QMManager *instance()
{
return &instance_;
}
};
class QMSqlite
{
protected:
static QMSqlite instance_;
QMSqlite();
~QMSqlite(){};
public:
static QMSqlite *instance()
{
return &instance_;
}
void do_something();
};
QMManager QMManager::instance_;
QMSqlite QMSqlite::instance_;
//.cpp
QMManager::QMManager()
{
printf("QMManager constructorn");
QMSqlite::instance()->do_something();
}
QMSqlite::QMSqlite()
{
printf("QMSqlite constructorn");
}
void QMSqlite::do_something()
{
printf("QMSqlite do_somethingn");
}
这里QMManager的构造函数调用了QMSqlite的instance函数，但此时QMSqlite::instance_可能还没有初始化。
这里的执行流程：程序开始后，在执行main前，执行到QMManager QMManager::instance_;这句代码，初始化QMManager里的instance_静态变量，调用到QMManager的构造函数，在构造函数里调用QMSqlite::instance()，取QMSqlite里的instance_静态变量，但此时QMSqlite::instance_还没初始化，问题就出现了。
那这里会crash吗，测试结果是不会，这应该跟编译器有关，静态数据区空间应该是先被分配了，在调用QMManager构造函数前，QMSqlite成员函数在内存里已经存在了，只是还未调到它的构造函数，所以输出是这样：
QMManager constructor
QMSqlite do_something
QMSqlite constructor
方案四
那这个问题怎么解决呢，单例对象作为静态局部变量有线程安全问题，作为类静态全局变量在一开始初始化，有以上2B问题，那结合下上述两种方式，可以解决这两个问题。boost的实现方式是：单例对象作为静态局部变量，但增加一个辅助类让单例对象可以在一开始就初始化。如下：
代码如下//.h
class QMManager
{
protected:
struct object_creator
{
object_creator()
{
QMManager::instance();
}
inline void do_nothing() const {}
};
static object_creator create_object_;
QMManager();
~QMManager(){};
public:
static QMManager *instance()
{
static QMManager instance;
return &instance;
}
};
QMManager::object_creator QMManager::create_object_;
class QMSqlite
{
protected:
QMSqlite();
~QMSqlite(){};
struct object_creator
{
object_creator()
{
QMSqlite::instance();
}
inline void do_nothing() const {}
};
static object_creator create_object_;
public:
static QMSqlite *instance()
{
static QMSqlite instance;
return &instance;
}
void do_something();
};
QMManager::object_creator QMManager::create_object_;
QMSqlite::object_creator QMSqlite::create_object_;
结合方案3的.cpp，这下可以看到正确的输出和调用了：
QMManager constructor
QMSqlite constructor
QMSqlite do_something
来看看这里的执行流程：
初始化QMManager类全局静态变量create_object_
->调用object_creator的构造函数
->调用QMManager::instance()方法初始化单例
->执行QMManager的构造函数
->调用QMSqlite::instance()
->初始化局部静态变量QMSqlite instance
->执行QMSqlite的构造函数，然后返回这个单例。
跟方案三的区别在于QMManager调用QMSqlite单例时，方案3是取到全局静态变量，此时这个变量未初始化，而方案四的单例是静态局部变量，此时调用会初始化。
跟最初方案一的区别是在main函数前就初始化了单例，不会有线程安全问题。
最终boost
上面为了说明清楚点去除了模版，实际使用是用模版，不用写那么多重复代码，这是boost库的模板实现：
代码如下template <typename T>
struct Singleton
{
struct object_creator
{
object_creator(){ Singleton<T>::instance(); }
inline void do_nothing()const {}
};
static object_creator create_object;
public:
typedef T object_type;
static object_type& instance()
{
static object_type obj;
//据说这个do_nothing是确保create_object构造函数被调用
//这跟模板的编译有关
create_object.do_nothing();
return obj;
}
};
template <typename T> typename Singleton<T>::object_creator Singleton<T>::create_object;
class QMManager
{
protected:
QMManager();
~QMManager(){};
friend class Singleton<QMManager>;
public:
void do_something(){};
};
int main()
{
Singleton<QMManager>::instance()->do_something();
return 0;
}
其实Boost库这样的实现像打了几个补丁，用了一些奇技淫巧，虽然确实绕过了坑实现了需求，但感觉挺不好的。