C++ 单例模式 call

在学习了C++中可以使用call_once进行初始化资源后，我就想着写一个单例模板供以后使用。

template<typename T>
class SingleTon {
    using Ptr = std::shared_ptr<T>;
    static Ptr p;
    static std::once_flag flag;
public:
    template<typename ...Args>
    static Ptr getInstance(Args&& ...args) {
        auto init = [](Ptr &p, auto&& ...args1) {
            p.reset(new T(std::forward<decltype(args1)>(args1)...));
        };
        std::call_once(flag, init, p, std::forward<Args>(args)...);
        //static Ptr p = std::make_shared(std::forward(args)...);
        return p;
    }
};

template<typename T>
std::shared_ptr<T> SingleTon<T>::p;

template<typename T>
std::once_flag SingleTon<T>::flag;

但是非常不幸，如果我们简单测试一下这个单例模式就会报错。

#include "Singleton.h"
#include 
#include 

int main() {
    auto p = SingleTon<std::string>::getInstance("Test");
    std::cout << *p << std::endl;
    return 0;
}

报错信息：

terminate called after throwing an instance of 'std::system_error'
  what():  Unknown error -1

这不禁让我非常疑惑，为什么看起来没有什么问题的程序会报这么严重的错误呢？思考没有头绪后我在google上搜索了一下，发现已经有人遇到了这个问题：https://stackoverflow.com/questions/65335620/terminate-called-after-throwing-an-instance-of-stdsystem-error

大概的原因应该是因为使用的动态链接库，我们没有使用pthread_create，所以就没有pthread_create的定义。然而call_once又要使用pthread_create（GNU C++ standard library std::call_once checks whether the application is multi-threaded by checking whether pthread_create can be resolved），所以就导致出现了这么严重的错误。

所以解决方案就是我们必须在多线程环境下使用call_once。就我们这里来讲，我们只需要让程序里面出现pthread_create或者std::thread就可以了。

#include "Singleton.h"
#include 
#include 

int main() {
	std::thread t([]{});  //什么都没有做
    t.join();

    auto p = SingleTon<std::string>::getInstance("Test");
    std::cout << *p << std::endl;
    return 0;
}

自己对于静态库、动态库的理解还是不够深入，应该花时间再专门学习一下。
这里我们访问模板类的静态成员对象，虽然在每个文件中都生成了静态成员对象，但是在链接的时候链接器将随机选择一个目标中的空间作为最终存储空间，从而实现了多个文件中的实例化类模板共享同一套静态成员。

上面的单例模式更适合用在多线程环境下。

C++11规定对于函数局部静态变量的初始化只会在某一线程上单独发生，在初始化完成之前，其他线程不会越过静态数据的声明而继续运行。因此我们也可以用局部静态变量来实现线程安全的单例模式。

template<typename T>
class SingleTon {
    using Ptr = std::shared_ptr<T>;
public:
    static Ptr getInstance() {
        static Ptr p = std::make_shared<T>();    //对于静态变量的初始化只会进行一次
        return p;
    }
};

这种实现简单高效，而且没有使用call_once要求的多线程环境。因为是模板类，所以在实例化之前也不用担心内存浪费，唯一的缺点就是不能够在创建的时候传入参数。

需要注意这里的getInstance函数不能是模板函数，如果是模板函数那么传入不同的参数就会得到不同的实例化，产生不同的局部静态对象。