如何将抽象类变成单例对象？答案

【问题标题】：How to make an Abstract class into a Singleton Object?如何将抽象类变成单例对象？
【发布时间】：2014-10-06 16:28:34
【问题描述】：

案件内容： 问题是这样的——为了让我的程序跨平台，我为操作系统执行的操作做了一个抽象层。有一个抽象基类，名为SystemComponent，看起来像这样：

class SystemComponent{
public:
    //some functions related to operations for OS
    virtual WindowHandle CreateNewWindow(/*...*/) = 0;
    virtual void Show_Message(/*...*/)            = 0;
    //...
}

这会被另一个操作系统特定的类继承，比如 Windows 的WindowsSystemComponent：

#ifdef _WIN23

class WindowsSystemComponent   :   SystemComponent{
public:
    virtual WindowHandle CreateNewWindow(/*...*/);
    virtual void Show_Message(/*...*/);
    //...
protected:
    //Windows specific things...
}

#endif

这个WindowsSystemComponent 然后隐含了操作系统特定的功能。

要在 Windows 中创建系统组件，我这样做：

WindowsSytemComponent* pWSystemComp = new WindowSystemComponent();
//...
//And the pass a pointer to this to the crossplatform code like this
pFrameWork->SetSystem((SystemComponent*)pWSystemComp);

框架调用SystemComponent 中指定的操作系统函数，并将指针传递给任何需要它的子类。

需要什么： 我想删除指针的传递，并使 SystemComponent 类和操作系统特定的函数实现对每个想要使用它们的对象都可访问。最好的方法是让它成为一个单例，但是当我尝试做类似的事情时

virtual static SystemComponent* Instance() { /*...*/ };

在抽象的SystemComponent 类中，我得到一个编译器错误，说这样的事情是不允许的。

那我应该怎么做呢？

【问题讨论】：

相关：stackoverflow.com/questions/22998019/…

标签： c++ inheritance singleton

【解决方案1】：

你不能有一个虚拟的静态方法，但 Instance 方法不需要是虚拟的——它只需要为你运行的平台创建正确类型的 SystemComponent。您只需要使用您现在使用的代码为平台创建 SystemComponent 实例并将其放入 Instance 方法中。

【讨论】：

但是如果WindowsSystemComponent 的存在对于SystemComponent 类不知道呢？
@TheLightSpark -- 头文件不需要知道特定于平台的组件，只需要知道实现。您可以在特定于平台的源文件中有不同的实现（这是我想象您现在创建实例时正在做的事情，除非您有特定于平台的框架初始化代码）

【解决方案2】：

解决这个问题的另一种方法是模拟单例的概念，但让派生类设置要使用的单例。

class SystemComponent
{
  public:
    static SystemComponent* instance()
    {
       return theInstance_;
    }

    //some functions related to operations for OS
    virtual WindowHandle CreateNewWindow(/*...*/) = 0;
    virtual void Show_Message(/*...*/)            = 0;
    //...

  protected:

    static setInstance(SystemComponent* in)
    {
      theInstance = in;
    }
}

// Define the static member.
SystemComponent* SystemComponent::theInstance = nullptr;

使用WIN32时，确保WindowsSytemComponent为单例，并在初始化时在基类中设置实例。

SystemComponent::setInstance(WindowsSytemComponent::instance());

当使用另一个平台时，做类似的事情。

SystemComponent::setInstance(AnotherPlatformSytemComponent::instance());

【讨论】：

【解决方案3】：

这不能按照您提议的方式完成。但我认为可以解决您的问题的是使用工厂模式。 Wikipedia

你可以这样做：

class SystemComponentFactory
{
   static SystemComponent* ptr = 0;

   static SystemComponent getSystemComponent()
   {
     if ( ptr == 0 )
     {
       if ( isWindows() )
          ptr = new WindowsSytemComponent();
       else if ( isLinux() )
          ptr = new XwindowsSystemComponent();
       ...
     }
     return ptr;
   }
};

【讨论】：

【解决方案4】：

您将无法实例化抽象类。单例模式将类的实例化限制为一个对象。这与之前的约束相冲突。你最好考虑使用abstract factory pattern

【讨论】：