Ist die Lazy Initialized Singleton-Implementierung von Meyers wirklich ein Singleton?

Meyers' Singleton-Implementierung: Enthüllung der Singletonness

Frage:

Wie geht es Meyers' Die verzögert initialisierte Implementierung von Singleton in C ist, wie unten zu sehen ist, tatsächlich ein Singleton Muster?

static Singleton& instance()
{
     static Singleton s;
     return s;
}

Antwort:

Um die Singletonness der Meyers-Implementierung zu verstehen, ist es wichtig, das Schlüsselmerkmal zu erkennen: statische Speicherdauer.

In C haben lokale Variablen, die innerhalb einer Funktion deklariert werden, eine statische Speicherdauer, wenn sie als statisch deklariert sind. Das bedeutet, dass für das gesamte Programm nur eine Instanz dieser Variablen existiert, unabhängig davon, wie oft die Funktion aufgerufen wird.

In Meyers' Implementierung hat die statische Singleton-Variable eine statische Speicherdauer. Daher kann immer nur eine Instanz von Singleton erstellt werden, wodurch das Singleton-Muster erzwungen wird.

Um ein klareres Verständnis zu ermöglichen, brechen wir den Code unter der Haube auf:

// Global guard variable
static bool __guard = false;

// Static storage for the Singleton
static char __storage[sizeof(Singleton)];

Singleton& Instance() {
  if (!__guard) {
    __guard = true;
    new (__storage) Singleton();
  }
  return *reinterpret_cast<Singleton*>(__storage);
}

Diese Implementierung ist ähnelt dem ursprünglichen Vorschlag von Meyers, enthält jedoch Thread-Sicherheitsmechanismen. Die Variable __guard stellt sicher, dass der Singleton nur einmal initialisiert wird, auch wenn von mehreren Threads gleichzeitig darauf zugegriffen wird.

Vergleich mit anderen Implementierungen:

Im Vergleich zu anderen Singleton-Implementierungen, Meyers '-Version bietet die folgenden Vorteile und Nachteile:

Vorteile:

• Einfach und effektiv:Durch seine Einfachheit ist es leicht zu verstehen und umzusetzen.
• Thread-sicher: Die Implementierung umfasst Mechanismen zur Handhabung des gleichzeitigen Zugriffs sicher.

Nachteile:

• Verzögerte Initialisierung: Der Singleton wird nur erstellt, wenn er zum ersten Mal angefordert wird, was einführen kann ein Leistungsaufwand.
• Mögliche Zerstörungsprobleme: Wie beim Singleton statisch ist, wird es möglicherweise nicht sofort zerstört, wenn es nicht mehr benötigt wird, was möglicherweise zu Speicherverlusten führt.

Schlussfolgerung:

Meyers‘ verzögert initialisierte Singleton-Implementierung nutzt statische Aufladung Speicherdauer, um sicherzustellen, dass im gesamten Programm nur eine Instanz des Singleton vorhanden ist, sodass es sich um ein gültiges Singleton-Muster handelt. Während andere Implementierungen möglicherweise Vorteile in Bezug auf Leistung oder Speicherverwaltung bieten, bleibt die Version von Meyers ein zuverlässiges und weit verbreitetes Singleton-Design.

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