Meyers 的單例實作如何在 C 11 中實現線程安全效率？

邁耶斯的單例實作揭秘

單例設計模式確保一個類別在整個程式執行過程中只有一個實例。 Meyers 在 C 11 中實現的 Singleton 因其效率和線程安全性而經常受到讚揚。讓我們深入研究一下它是如何實現這些目標的。

理解 Meyers 的實作

Meyers 的 Singleton 實作利用 static 關鍵字和函數本地儲存來建立唯一的實例一個物件。 Singleton 類別中定義的函數instance() 傳回單例實例的參考。

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

應用於變數 s 的 static 關鍵字確保它具有靜態儲存持續時間，這意味著它在程式並具有固定的記憶體位址。函數本地儲存可防止建立 s 的多個實例，從而有效地強制實施單例模式。

幕後線程安全

Meyers 的實現在幕後利用了槓桿線程安全機制確保即使在多線程環境中也只創建一個單例實例。 C 11 的原子操作，即 std::atomic，用於管理保護變數 __guard。首先造訪 Singleton 物件的執行緒將 __guard 設為 true，防止其他執行緒建立額外的實例。

優點和缺點

與其他 Singleton 實作（如經典）相比Java 中的單例模式，Meyers的實作提供了幾個優點：

• 效率：它的靜態儲存持續時間消除了對鎖定機製或雙重檢查的需要。
• 執行緒安全：原子操作確保執行緒安全操作而不影響效能。

但是， Meyers 的實作可能不適合需要銷毀或重新初始化 Singleton 物件的場景。

結論

Meyers 在 C 11 中對 Singleton 的實作提供了一種實現單例模式的高效能且執行緒安全的方法。透過利用靜態儲存時長和原子操作，有效保證物件只有一個實例存在，簡化了實現並增強了其可靠性。

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