一个有效的单例类？

Question

class Singleton
{
 private:
     static Singleton s;
     Singleton(){}
 public:
    static Singleton *getInstance()
    {
        return &s;
    }
};

Singleton Singleton::s;

这是一个有效的单例类吗？

class Singleton
{
 private:
     static Singleton *m_instance;
     Singleton(){}
 public:
    static Singleton *getInstance()
    {
        return m_instance;
    }

};
Singleton * Singleton::m_instance = new Singleton;

.

class Singleton
{
 private:
     static Singleton *m_instance;
     Singleton(){}
 public:
    static Singleton *getInstance()
    {
        if(m_instance == NULL)
        {
            lock();
            if(m_instance == NULL)
                m_instance = new Singleton;
            unlock();
        }
        return m_instance;
    }

};
Singleton * Singleton::m_instance = NULL;

上面的三个单例类都是线程安全的，但都容易出现“静态初始化顺序惨败”，对吗？

Answer 1

这是一个有效的单例类吗？

现在，编辑后的答案是肯定的，它是有效的并且它也是线程安全的，因为所有非函数范围的静态变量都是在 main() 之前构造的，而只有一个活动线程。

C++ 标准 n3337 § 3.6.2/1 § 3.6.2/2：非局部变量的初始化

命名的非局部变量有两大类： 静态存储持续时间（3.7.1）和具有线程存储持续时间的那些 (3.7.2)。具有静态存储持续时间的非局部变量是 初始化作为程序启动的结果。非本地 具有线程存储持续时间的变量被初始化为 线程执行的结果。在启动的每个阶段中，初始化发生如下。

具有静态存储持续时间 (3.7.1) 或线程存储的变量 持续时间（3.7.2）应在任何其他之前被零初始化（8.5） 初始化发生。执行常量初始化：

——如果每个完整表达式（包括隐式转换） 出现在带有静态或线程的引用的初始化程序中 存储持续时间是一个常数表达式（5.19），参考是 绑定到指定具有静态存储持续时间的对象的左值 或临时（见 12.2）；

——如果一个具有静态或线程存储持续时间的对象被初始化 通过构造函数调用，如果构造函数是 constexpr 构造函数， 如果所有构造函数参数都是常量表达式（包括 转换），如果在函数调用替换（7.1.5）之后， mem-initializers 中的每个构造函数调用和完整表达式 在非静态数据成员的大括号或相等初始化器中是 常量表达式；

——如果一个具有静态或线程存储持续时间的对象不是 由构造函数调用初始化，如果每个完整表达式 出现在其初始化程序中的是一个常量表达式。

一起调用零初始化和常量初始化 静态初始化；所有其他初始化都是动态的 初始化。静态初始化应在任何之前执行 动态初始化发生。 (...)

C++ 标准 n3337 § 6.7/4：声明声明

所有块范围变量的零初始化（8.5）静态 存储持续时间（3.7.1）或线程存储持续时间（3.7.2）是 在任何其他初始化发生之前执行。持续的 具有静态存储的块范围实体的初始化（3.6.2） 持续时间，如果适用，在它的块是第一个之前执行 进入。允许实现提前执行 使用静态或线程初始化其他块范围变量 在与实现相同的条件下存储持续时间 允许使用静态或线程静态初始化变量 命名空间范围内的存储持续时间。否则这样的变量是 在控件第一次通过其声明时初始化； 这样的变量在其完成时被认为是初始化的 初始化。如果初始化通过抛出异常退出， 初始化未完成，下次再试 时间控制进入申报。 如果控制进入声明 在初始化变量的同时，并发 执行应等待初始化完成*)。 (...)

*):

实现不得在执行的过程中引入任何死锁 初始化器。

但它仍然容易出现static initialization order fiasco。 getInstance的常用写法是：

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

这样可以避免这个初始化问题。

这是一个线程安全的单例类吗？

在 C++11 中，上面的代码是线程安全的。在 C++03 中你可以使用

pthread_once

---

除此之外，您还应该防止复制和分配：

Singleton( Singleton const&);      // Don't Implement
void operator=( Singleton const&); // Don't implement

Answer 2

据我所知，它是线程安全的。但它容易受到static initialization order fiasco 的影响。

如果一个对象试图在其构造函数中访问Singleton，并且该对象是在程序初始化期间构造的，并且此代码位于Singleton之外的另一个编译单元中，它可能会或可能不会崩溃，因为Singleton::s可能会或可能不会尚未初始化（因为跨编译单元的静态对象的初始化顺序未定义）。这是一个例子：

// in another compilation unit, far far away
struct Foo {
    Foo() {
        Singleton::getInstance();
    }
};
Foo foo;

Answer 3

那是惰性初始化的 Singleton，是的。在 C++11 下是线程安全的。