设计模式：单例模式
单例模式是一种常用的设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供了一个全局访问点。在C++中，实现单例模式可以采用饿汉模式或懒汉模式，每种模式都有其适用的场景和特点。
1. 饿汉模式 (Eager Initialization)
在饿汉模式中，单例实例在程序启动时就被创建，无论之后是否会被用到。
饿汉模式的单例类
class SingletonEager {
public:// 获取唯一实例的静态方法static SingletonEager& getInstance() {// 在静态成员变量中保持单例实例static SingletonEager instance;return instance;}// 禁止拷贝构造和赋值运算符SingletonEager(const SingletonEager&) = delete;SingletonEager& operator=(const SingletonEager&) = delete;private:// 私有构造函数，确保无法从外部创建新实例SingletonEager() {}
};
特点和适用场景：
- 线程安全性： 饿汉模式天生是线程安全的，因为实例在静态成员变量中定义，并且在程序启动时就创建。
- 资源消耗： 由于实例在程序启动时即被创建，因此可能会造成不必要的资源浪费，尤其是在实例初始化较为复杂或耗时的情况下。
适用场景：
- 实例初始化简单且轻量，且在整个程序运行周期内始终被使用。
- 需要保证线程安全，但又不想在每次访问时都进行加锁操作。
2. 懒汉模式 (Lazy Initialization)
懒汉模式下，单例实例在首次被请求时才被创建。
// 懒汉模式的单例类
class SingletonLazy {
public:// 获取唯一实例的静态方法static SingletonLazy& getInstance() {// 使用双检锁确保线程安全if (instance == nullptr) {std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex); // 加锁if (instance == nullptr) {instance = new SingletonLazy();}}return *instance;}// 禁止拷贝构造和赋值运算符SingletonLazy(const SingletonLazy&) = delete;SingletonLazy& operator=(const SingletonLazy&) = delete;private:// 私有静态成员变量指针，初始化为nullptrstatic SingletonLazy* instance;static std::mutex mutex; // 用于保证线程安全的互斥量// 私有构造函数，确保无法从外部创建新实例SingletonLazy() {}
};// 静态成员变量初始化
SingletonLazy* SingletonLazy::instance = nullptr;
std::mutex SingletonLazy::mutex;
特点和适用场景：
- 延迟加载： 懒汉模式仅在需要时才创建实例，节省了资源和初始化时间。
- 线程安全性： 使用双检锁（double-checked locking）确保在多线程环境下仍能保持高效和线程安全。
- 资源消耗： 首次访问时的初始化开销可能会影响性能，特别是在高并发环境中。
适用场景：
- 实例初始化开销较大，不一定在程序运行的每个阶段都被用到。
- 需要延迟加载以节省资源，或者在实例初始化时有复杂的逻辑处理。
使用单例模式的示例：
int main() {// 使用饿汉模式获取单例实例SingletonEager& instance1 = SingletonEager::getInstance();// 使用懒汉模式获取单例实例SingletonLazy& instance2 = SingletonLazy::getInstance();return 0;
}
在实际应用中，根据具体的需求和性能要求选择合适的单例模式实现。饿汉模式适合于实例初始化开销较小且始终会被使用的情况，而懒汉模式则适用于实例初始化开销较大或可能不被使用的情况。
