您现在的位置: 万盛学电脑网 >> 程序编程 >> 网络编程 >> asp.net编程 >> 正文

asp.net中C++单例实现问题分析

作者:佚名    责任编辑:admin    更新时间:2022-06-22

   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_;