Singleton (Meyers' Singleton) 线程的以下使用延迟初始化的实现是否安全？
static Singleton& instance()
{
static Singleton s;
return s;
}
如果不是，为什么以及如何使其线程安全？
【问题讨论】：
标签： c++ multithreading design-patterns
正确答案取决于您的编译器。它可以决定使它是线程安全的；它不是“自然地”线程安全的。
【讨论】：
在C++11 中，它是线程安全的。根据standard，§6.7 [stmt.dcl] p4：
如果控制进入 在变量初始化的同时声明，并发执行应该等待初始化完成。
GCC 和 VS 对该功能的支持（Dynamic Initialization and Destruction with Concurrency，也称为Magic Statics on MSDN）如下：
感谢@Mankarse 和@olen_gam 的cmets。
在C++03 中，此代码不是线程安全的。 Meyers 有一篇名为 "C++ and the Perils of Double-Checked Locking" 的文章讨论了该模式的线程安全实现，结论或多或少是，（在 C++03 中）围绕实例化方法的完全锁定基本上是确保正确的最简单方法所有平台上的并发性，而大多数形式的双重检查锁定模式变体可能会受到race conditions on certain architectures 的影响，除非指令与战略性的内存屏障交错。
【讨论】：
要回答您关于为什么它不是线程安全的问题，这并不是因为第一次调用instance() 必须调用Singleton s 的构造函数。为了线程安全，这必须发生在临界区中，但是标准中没有要求采用临界区（迄今为止的标准对线程完全保持沉默）。编译器通常使用静态布尔值的简单检查和增量来实现这一点 - 但不是在关键部分。类似于以下伪代码：
static Singleton& instance()
{
static bool initialized = false;
static char s[sizeof( Singleton)];
if (!initialized) {
initialized = true;
new( &s) Singleton(); // call placement new on s to construct it
}
return (*(reinterpret_cast<Singleton*>( &s)));
}
所以这是一个简单的线程安全单例（适用于 Windows）。它为 Windows CRITICAL_SECTION 对象使用了一个简单的类包装器，这样我们就可以让编译器在调用main() 之前自动初始化CRITICAL_SECTION。理想情况下，将使用一个真正的 RAII 临界区类来处理持有临界区时可能发生的异常，但这超出了此答案的范围。
基本操作是，当请求Singleton的实例时，会获取一个锁，如果需要的话，会创建Singleton，然后释放锁并返回Singleton引用。
#include <windows.h>
class CritSection : public CRITICAL_SECTION
{
public:
CritSection() {
InitializeCriticalSection( this);
}
~CritSection() {
DeleteCriticalSection( this);
}
private:
// disable copy and assignment of CritSection
CritSection( CritSection const&);
CritSection& operator=( CritSection const&);
};
class Singleton
{
public:
static Singleton& instance();
private:
// don't allow public construct/destruct
Singleton();
~Singleton();
// disable copy & assignment
Singleton( Singleton const&);
Singleton& operator=( Singleton const&);
static CritSection instance_lock;
};
CritSection Singleton::instance_lock; // definition for Singleton's lock
// it's initialized before main() is called
Singleton::Singleton()
{
}
Singleton& Singleton::instance()
{
// check to see if we need to create the Singleton
EnterCriticalSection( &instance_lock);
static Singleton s;
LeaveCriticalSection( &instance_lock);
return s;
}
伙计——“让全球变得更好”是一大堆废话。
这个实现的主要缺点（如果我没有让一些错误漏掉的话）是：
new Singleton() 抛出，锁将不会被释放。这可以通过使用真正的 RAII 锁定对象而不是我这里的简单对象来解决。如果您使用 Boost 之类的工具为锁提供独立于平台的包装器，这也有助于使事情变得可移植。main() 之后请求 Singleton 实例时的线程安全 - 如果您在此之前调用它（如在静态对象的初始化中），则可能无法正常工作，因为 CRITICAL_SECTION 可能未初始化。李>
【讨论】：
new Singleton() 抛出，会发生什么？
new Singleton() 抛出，那么锁肯定有问题。应该使用适当的 RAII 锁定类，例如来自 Boost 的 lock_guard。我希望这个例子或多或少是独立的，它已经有点像怪物了，所以我放弃了异常安全（但把它叫出来了）。也许我应该解决这个问题，这样这段代码就不会被剪切粘贴到不合适的地方。
以下实现 [...] 线程安全吗？
在大多数平台上，这不是线程安全的。 （附加通常的免责声明，解释 C++ 标准不了解线程，因此，从法律上讲，它并没有说明它是否是。）
如果不是，为什么[...]？
原因是没有什么能阻止多个线程同时执行s' 构造函数。
如何使其线程安全？
"C++ and the Perils of Double-Checked Locking" 由 Scott Meyers 和 Andrei Alexandrescu 撰写，是一篇关于线程安全单例的非常好的论文。
【讨论】：
正如 MSalters 所说：这取决于您使用的 C++ 实现。检查文档。至于另一个问题：“如果不是，为什么？” -- C++ 标准还没有提到任何关于线程的内容。但是即将到来的 C++ 版本知道线程并且它明确声明静态局部变量的初始化是线程安全的。如果两个线程调用这样的函数，一个线程将执行初始化，而另一个线程将阻塞并等待它完成。
【讨论】：
查看下一个标准（第 6.7.4 节），它解释了静态本地初始化如何是线程安全的。因此，一旦该部分标准被广泛实施，Meyer 的 Singleton 将成为首选实施。
我已经不同意很多答案了。大多数编译器已经以这种方式实现了静态初始化。一个值得注意的例外是 Microsoft Visual Studio。
【讨论】：