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。