asp.net中C++單例實現問題分析

 　　方案一

 代碼如下   class QMManager
{
public:
    static QMManager &instance()
    {
        static QMManager instance_;
        return instance_;
    }
}

　　這是最簡單的版本，在單線程下(或者是C++0X下)是沒任何問題的，但在多線程下就不行了，因為static QMManager instance_;這句話不是線程安全的。

　　在局部作用域下的靜態變量在編譯時，編譯器會創建一個附加變量標識靜態變量是否被初始化，會被編譯器變成像下面這樣(偽代碼)：

 代碼如下   static QMManager &instance()
{
    static bool constructed = false;
    static uninitialized QMManager instance_;
    if (!constructed) {
        constructed = true;
        new(&s) QMManager; //construct it
    }
    return instance_;
}

　　這裡有競爭條件，兩個線程同時調用instance()時，一個線程運行到if語句進入後還沒設constructed值，此時切換到另一線程，constructed值還是false，同樣進入到if語句裡初始化變量，兩個線程都執行了這個單例類的初始化，就不再是單例了。

　　方案二

　　一個解決方法是加鎖：

 代碼如下   static QMManager &instance()
{
    Lock(); //鎖自己實現
    static QMManager instance_;
    UnLock();
    return instance_;
}

　　但這樣每次調用instance()都要加鎖解鎖，代價略大。

　　方案三

　　那再改變一下，把內部靜態實例變成類的靜態成員，在外部初始化，也就是在include了文件，main函數執行前就初始化這個實例，就不會有線程重入問題了：

 代碼如下   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

　　這被稱為餓漢模式，程序一加載就初始化，不管有沒有調用到。

　　看似沒問題，但還是有坑，在一個2B情況下會有問題：在這個單例類的構造函數裡調用另一個單例類的方法可能會有問題。

　　看例子：

 代碼如下  

//.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");
}

　　這裡QMManager的構造函數調用了QMSqlite的instance函數，但此時QMSqlite::instance_可能還沒有初始化。

　　這裡的執行流程：程序開始後，在執行main前，執行到QMManager QMManager::instance_;這句代碼，初始化QMManager裡的instance_靜態變量，調用到QMManager的構造函數，在構造函數裡調用QMSqlite::instance()，取QMSqlite裡的instance_靜態變量，但此時QMSqlite::instance_還沒初始化，問題就出現了。

　　那這裡會crash嗎，測試結果是不會，這應該跟編譯器有關，靜態數據區空間應該是先被分配了，在調用QMManager構造函數前，QMSqlite成員函數在內存裡已經存在了，只是還未調到它的構造函數，所以輸出是這樣：

　　QMManager constructor

　　QMSqlite do_something

　　QMSqlite constructor

　　方案四

　　那這個問題怎麼解決呢，單例對象作為靜態局部變量有線程安全問題，作為類靜態全局變量在一開始初始化，有以上2B問題，那結合下上述兩種方式，可以解決這兩個問題。boost的實現方式是：單例對象作為靜態局部變量，但增加一個輔助類讓單例對象可以在一開始就初始化。如下：

 代碼如下  

//.h
class QMManager
{
protected:
    struct object_creator
    {
        object_creator()
        {
            QMManager::instance();
        }
        inline void do_nothing() const {}
    };
    static object_creator create_object_;