原文轉載自：http://blog.csdn.net/hackbuteer1/article/details/7460019
單例模式也稱為單件模式、單子模式，可能是使用最廣泛的設計模式。其意圖是保證一個類僅有一個實例，并提供一個訪問它的全局訪問點，該實例被所有程序模塊共享。有很多地方需要這樣的功能模塊，如系統的日志輸出，GUI應用必須是單鼠標，MODEM的聯接需要一條且只需要一條電話線，操作系統只能有一個窗口管理器，一臺PC連一個鍵盤。 單例模式有許多種實現方法，在C++中，甚至可以直接用一個全局變量做到這一點，但這樣的代碼顯的很不優雅。 使用全局對象能夠保證方便地訪問實例，但是不能保證只聲明一個對象——也就是說除了一個全局實例外，仍然能創建相同類的本地實例。
《設計模式》一書中給出了一種很不錯的實現，定義一個單例類，使用類的私有靜態指針變量指向類的唯一實例，并用一個公有的靜態方法獲取該實例。 單例模式通過類本身來管理其唯一實例，這種特性提供了解決問題的方法。唯一的實例是類的一個普通對象，但設計這個類時，讓它只能創建一個實例并提供對此實例的全局訪問。唯一實例類Singleton在靜態成員函數中隱藏創建實例的操作。習慣上把這個成員函數叫做Instance()，它的返回值是唯一實例的指針。 定義如下：
class CSingleton { PRivate: CSingleton() //構造函數是私有的 { } static CSingleton *m_pInstance; public: static CSingleton * GetInstance() { if(m_pInstance == NULL) //判斷是否第一次調用 m_pInstance = new CSingleton(); return m_pInstance; } };用戶訪問唯一實例的方法只有GetInstance()成員函數。如果不通過這個函數，任何創建實例的嘗試都將失敗，因為類的構造函數是私有的。GetInstance()使用懶惰初始化，也就是說它的返回值是當這個函數首次被訪問時被創建的。這是一種防彈設計——所有GetInstance()之后的調用都返回相同實例的指針： CSingleton* p1 = CSingleton :: GetInstance(); CSingleton* p2 = p1->GetInstance(); CSingleton & ref = * CSingleton :: GetInstance(); 對GetInstance稍加修改，這個設計模板便可以適用于可變多實例情況，如一個類允許最多五個實例。
單例類CSingleton有以下特征： 它有一個指向唯一實例的靜態指針m_pInstance，并且是私有的； 它有一個公有的函數，可以獲取這個唯一的實例，并且在需要的時候創建該實例； 它的構造函數是私有的，這樣就不能從別處創建該類的實例。 大多數時候，這樣的實現都不會出現問題。有經驗的讀者可能會問，m_pInstance指向的空間什么時候釋放呢？更嚴重的問題是，該實例的析構函數什么時候執行？ 如果在類的析構行為中有必須的操作，比如關閉文件，釋放外部資源，那么上面的代碼無法實現這個要求。我們需要一種方法，正常的刪除該實例。 可以在程序結束時調用GetInstance()，并對返回的指針掉用delete操作。這樣做可以實現功能，但不僅很丑陋，而且容易出錯。因為這樣的附加代碼很容易被忘記，而且也很難保證在delete之后，沒有代碼再調用GetInstance函數。 一個妥善的方法是讓這個類自己知道在合適的時候把自己刪除，或者說把刪除自己的操作掛在操作系統中的某個合適的點上，使其在恰當的時候被自動執行。 我們知道，程序在結束的時候，系統會自動析構所有的全局變量。事實上，系統也會析構所有的類的靜態成員變量，就像這些靜態成員也是全局變量一樣。利用這個特征，我們可以在單例類中定義一個這樣的靜態成員變量，而它的唯一工作就是在析構函數中刪除單例類的實例。如下面的代碼中的CGarbo類（Garbo意為垃圾工人）：
class CSingleton { private: CSingleton() { } static CSingleton *m_pInstance; class CGarbo //它的唯一工作就是在析構函數中刪除CSingleton的實例 { public: ~CGarbo() { if(CSingleton::m_pInstance) delete CSingleton::m_pInstance; } }; static CGarbo Garbo; //定義一個靜態成員變量，程序結束時，系統會自動調用它的析構函數 public: static CSingleton * GetInstance() { if(m_pInstance == NULL) //判斷是否第一次調用 m_pInstance = new CSingleton(); return m_pInstance; } };類CGarbo被定義為CSingleton的私有內嵌類，以防該類被在其他地方濫用。 程序運行結束時，系統會調用CSingleton的靜態成員Garbo的析構函數，該析構函數會刪除單例的唯一實例。 使用這種方法釋放單例對象有以下特征： 在單例類內部定義專有的嵌套類； 在單例類內定義私有的專門用于釋放的靜態成員； 利用程序在結束時析構全局變量的特性，選擇最終的釋放時機； 使用單例的代碼不需要任何操作，不必關心對象的釋放。
進一步的討論 但是添加一個類的靜態對象，總是讓人不太滿意，所以有人用如下方法來重新實現單例和解決它相應的問題，代碼如下：
class CSingleton { private: CSingleton() //構造函數是私有的 { } public: static CSingleton & GetInstance() { static CSingleton instance; //局部靜態變量 return instance; } };使用局部靜態變量，非常強大的方法，完全實現了單例的特性，而且代碼量更少，也不用擔心單例銷毀的問題。 但使用此種方法也會出現問題，當如下方法使用單例時問題來了， Singleton singleton = Singleton :: GetInstance(); 這么做就出現了一個類拷貝的問題，這就違背了單例的特性。產生這個問題原因在于：編譯器會為類生成一個默認的構造函數，來支持類的拷貝。 最后沒有辦法，我們要禁止類拷貝和類賦值，禁止程序員用這種方式來使用單例，當時領導的意思是GetInstance()函數返回一個指針而不是返回一個引用，函數的代碼改為如下：
class CSingleton { private: CSingleton() //構造函數是私有的 { } public: static CSingleton * GetInstance() { static CSingleton instance; //局部靜態變量 return &instance; } };但我總覺的不好，為什么不讓編譯器不這么干呢。這時我才想起可以顯示的聲明類拷貝的構造函數，和重載 = 操作符，新的單例類如下：
class CSingleton { private: CSingleton() //構造函數是私有的 { } CSingleton(const CSingleton &); CSingleton & Operator = (const CSingleton &); public: static CSingleton & GetInstance() { static CSingleton instance; //局部靜態變量 return instance; } };關于Singleton(const Singleton);和 Singleton & operate = (const Singleton&);函數，需要聲明成私有的，并且只聲明不實現。這樣，如果用上面的方式來使用單例時，不管是在友元類中還是其他的，編譯器都是報錯。 不知道這樣的單例類是否還會有問題，但在程序中這樣子使用已經基本沒有問題了。
考慮到線程安全、異常安全，可以做以下擴展
class Lock { private: CCriticalSection m_cs; public: Lock(CCriticalSection cs) : m_cs(cs) { m_cs.Lock(); } ~Lock() { m_cs.Unlock(); } }; class Singleton { private: Singleton(); Singleton(const Singleton &); Singleton& operator = (const Singleton &); public: static Singleton *Instantialize(); static Singleton *pInstance; static CCriticalSection cs; }; Singleton* Singleton::pInstance = 0; Singleton* Singleton::Instantialize() { if(pInstance == NULL) { //double check Lock lock(cs); //用lock實現線程安全，用資源管理類，實現異常安全 //使用資源管理類，在拋出異常的時候，資源管理類對象會被析構，析構總是發生的無論是因為異常拋出還是語句塊結束。 if(pInstance == NULL) { pInstance = new Singleton(); } } return pInstance; }之所以在Instantialize函數里面對pInstance 是否為空做了兩次判斷，因為該方法調用一次就產生了對象，pInstance == NULL 大部分情況下都為false，如果按照原來的方法，每次獲取實例都需要加鎖，效率太低。而改進的方法只需要在第一次 調用的時候加鎖，可大大提高效率。
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