Question

我在多线程环境中做了很少的工作。所以，我需要知道下面的类的getInstance函数是否是线程安全的。这是单身人士课程：

//Singleton class
class S {
  // intentionally avoided pointer
  static S singleObject;

   // Private constructor   
   s ();
   s (S &);
   s& operator= (const s&);
public:
  // return reference of static object
  s& getInstance ()
  {
    return singleObject;
  }

  /* Normally with static pointer instance, getInstnace look like as
   s& getInstace ()
   {
      // trying to avoid multiple copies of singleObject
      lock_mutex ()

       if (singleObject == null)
          singleObjecct = new S();

      unlock_mutex ();

      return *singleObject;
    }
  */
};

S S::singleObject;

在getInstance函数（未注释）中，返回静态对象的引用。它需要线程安全机制吗？

在第二个getInstance（注释）中，如果singleObject为null，我们创建对象。所以，它需要一个锁定机制，需要同步，对吗？

Answer 1

在C ++ 11中，您可以将静态实例放在静态函数中：

class S
{
    private:
        S();
        S(S const&);
        S& operator=(S const&);

    public:
        static S& getInstance ()
        {
            static S singleObject;
            return singleObject;
        }
};

根据标准第6.7.4段：

使用static的所有块范围变量的零初始化（8.5）存储持续时间（3.7.1）或线程存储持续时间（3.7.2）是在任何其他初始化发生之前执行。不变具有静态存储的块范围实体的初始化（3.6.2）持续时间（如果适用）在其块首次执行之前执行进入。允许实现尽早执行使用static或thread初始化其他块作用域变量在与实现相同的条件下的存储持续时间允许使用static或thread静态初始化变量命名空间范围内的存储持续时间（3.6.2）。否则这样的变量在控制第一次通过其声明时初始化; 这样的变量在完成后被认为是初始化的初始化。如果通过抛出异常退出初始化，初始化未完成，因此下次将再次尝试时间控制进入声明。 如果控制进入声明在初始化变量的同时，并发执行应等待初始化完成。如果控制在变量为的时候递归地重新输入声明在被初始化时，行为是不确定的。

Answer 2

在getInstance函数（未注释）中，返回静态对象的引用。它需要线程安全机制吗？

只要您不在main函数的生命周期内访问它，或者在其他线程可能具有非同步访问权限时修改它，那么从任何线程访问都是安全的。

如果您在main开始之前或结束之后（例如从另一个静态对象的构造函数或析构函数）访问，那么它就有可能无法初始化，或者已经初始化那时候已经被摧毁了。这是＆＃34;懒惰初始化的动机＆＃34;比如你的第二个版本。

在第二个getInstance（注释）中，如果singleObject为null，我们创建对象。所以，它需要一个锁定机制，需要同步，对吗？

是的，这需要一个锁定机制。对于支持C ++ 11（或类似）线程模型的编译器，一种更简单的方法来实现这样的延迟初始化是使用函数静态变量，它将在第一次进入时以线程安全的方式初始化范围：

S& getInstance ()
{
    static S singleObject;
    return singleObject;
}

这也可以避免你的版本的内存泄漏，但会带来在其他静态对象之前可能被破坏的危险;因此，从静态对象的析构函数访问是不安全的。

一般来说，C ++中的静态对象是这种死亡陷阱的雷区（无论你是否尝试将它们包装成某种单一的反模式），最好避免使用。

Answer 3

除非您将getInstance声明为静态，否则您将无法调用它。这个错误几乎传播到所有回复。除此之外，我无法为所有答案添加任何更好的内容。

Answer 4

IIRC这不仅仅是因为这个原因。在调用getInstance之前，它不会初始化（线程安全）。

-edit-我现在记得一些原因。除非调用该方法，否则无法访问。你可以在其他类构造函数中调用它，如果S已初始化或没有，则不必担心。因为在其他类中可以首先构造，在这种情况下会发生崩溃或未定义的行为。

//Singleton class
class S {
  // intentionally avoided pointer

   // Private constructor   
   s ();
   s (S &);
   s& operator= (const s&);
public:
  // return reference of static object
  s& getInstance ()
  {
    static S singleObject;
    return singleObject;
  }
};

单例线程安全类

4 个答案: