c++:自己动手实现线程安全的c++单例类
前段时间使用c++做项目开发,需要根据根据配置文件路径加载全局配置文件,并对外提供唯一访问点。面对这样一个需求,自然的就想到了使用单例模式来创建一个单例配置对象,供外部调用。一开始想使用boost中自带的单例类来实现,但是遗憾的是,boost中的的单例类好像只能使用无参的类构造函数,而我希望将配置文件路径作为单例配置对象的构造函数参数,此外正好借此机会使用c++自己动手实现一个单例类。
1.线程安全的c++单例类
实现线程安全的c++单例类,主要要实现以下几点:1)构造函数私有化,即构造函数、拷贝构造函数和复制构造函数定义为private。构造函数私有化是为了防止在类外部定义类对象;拷贝构造函数私有化是为了防止拷贝行为产生多个实例;复制构造函数私有化,防止赋值产生多个实例。 2)提供静态全局访问点,供外部调用访问 3)通过锁机制或者static初始化,保证多线程访问单例对象安全。程序如下:
清单1:单例类 config.h
#ifndef _CONFIG_H_ #define _CONFIG_H_ #include <windows.h> #include <iostream> using namespace std; class Config { private: //1.构造函数私有 Config() { m_path = "config.cfg"; loadGlobalConfig(); } Config(string path) :m_path(path) { loadGlobalConfig(); } Config(const Config &); //拷贝构造函数不实现,防止拷贝产生多个实例 Config & operator = (const Config &); //复制构造函数不实现,防止赋值产生多个实例 public: static Config * getInstance() //2.提供全局访问点 { static Config m_singletonConfig; //3.c++11保证了多线程安全,程序退出时,释放资源 return &m_singletonConfig; } void loadGlobalConfig() { //std::cout<<"111"<<std::endl; //Sleep(1000); //休眠1000ms //std::cout<<"222"<<std::endl; //加载配置文件...... } private: string m_path; //配置文件的路径 }; #endif // _CONFIG_H_
2. static线程安全测试
前面提到,c++11保证了static对象在执行构造函数初始化时的线程安全性。对此c++11中的static变量的该特性,我做了一个实验,验证了static类对象的构造函数线程安全性。撤销清单1中28-30行代码的注释,执行main.cpp。main.cpp代码如下:
清单2 :main.cpp
1 #include "config.h" 2 #include <thread> 3 #define THREAD_NUM 2 4 void gTestStatic() 5 { 6 Config *pConf=Config::getInstance(); 7 } 8 int main() 9 { 10 std::thread threadArray[THREAD_NUM]; 11 for (int i=0;i<THREAD_NUM;i++) 12 { 13 threadArray[i] = std::thread(&gTestStatic); 14 } 15 for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++) 16 { 17 threadArray[i].join(); //主线程等待所有的线程结束 18 } 19 return 0; 20 }
清单3 : 实验结果
1 output: 2 111 3 222
从这个实验可以看出,一个线程在执行类的构造函数时休眠1ms,另一个线程在等待,因此static对象的构造函数确实只执行了一次。因此,c++11确实保证了static对象构造函数初始化的多线程安全。