82 C++的单例模式
本节讨论的是 C++的一种设计模式，即 Singleton（单例模式）。
1. 什么是单例
单例是一个类的单一实例，如果我们不打算实例化一个特定类的多个实例，那有什么必要为它创建一个类呢？
当我们想要拥有应用于某种全局数据集的功能，且我们只是想要重复使用时，单例是非常有用的。
比如一个随机数生成器类，我们只希望能够查询它并得到一个随机数，并不需要多次实例化它；又比如说渲染器，这是通常是一个非常全局的东西，通常不会有一个渲染器的多个实例，只会向一个渲染器提交所有的渲染命令。
我们可能想要的是能够通过将类用作命名空间，来调用某些函数，这也是单例有点乱的地方。因为根本来说，单例类可以像命名空间一样工作，并没有要求单例类像普通类一样工作。
所以 C++中的单例只是一种组织一堆全局变量和静态函数的方式。
2. 使用单例
class Singleton
{
public:
// 删除复制构造函数
Singleton(const Singleton&) = delete;
// 获取单例实例的公共静态方法
static Singleton& Get()
{
return s_Instance;
}
// 一个示例方法
void Function() {};
private:
// 私有的构造函数
Singleton() {};
// 单例实例的静态成员
static Singleton s_Instance;
};
// 初始化单例实例
Singleton Singleton::s_Instance;
int main()
{
Singleton::Get(); // 获取单例实例
Singleton::Get().Function(); // 通过单例实例调用方法
}
这只是一个懒汉式单例模式，不适合多线程使用，下面来看看更实际的例子，实现一个随机数生成器单例：
class Random
{
public:
Random(const Random&) = delete;
static Random& Get()
{
return s_Instance;
}
float Float() { return m_RandomGenerator; };
private:
Random() {};
float m_RandomGenerator = 0.5f; // 只是体现构造，没实现“随机数”
static Random s_Instance;
};
Random Random::s_Instance;
int main()
{
float number = Random::Get().Float();
std::cout << number << "\n"; // 0.5
}
我们最后调用这个单例需要像命名空间一样访问，那怎么能去掉中间的“Get()”呢：
可以使用这种间接的方式，一旦这些都被编译器内联后，从所有这些函数调用中不会有什么性能损失
最后想说的是现在代码中的 Get 函数，我们现在写它的方式，意味着我们需要在类成员中有一个静态实例，然后需要在某个翻译单元中来定义它，这样有点麻烦， 更好的方法是把这个静态声明移动到静态函数中：
class Random
{
public:
Random(const Random&) = delete;
static Random& Get()
{
static Random s_Instance; // 静态内存中的静态变量
return s_Instance;
}
static float Float() { return Get().IFloat(); }
private:
float IFloat() { return m_RandomGenerator; };
Random() {};
float m_RandomGenerator = 0.5f;
// static Random s_Instance;
};
// Random Random::s_Instance;
int main()
{
float number = Random::Float();
std::cout << number << "\n";
}
这样的效果是，一旦 Get 函数第一次被调用，它将实例化，接下来的时间中只是在静态内存中被引用，代码更干净了
你可能还会想要删掉复制操作符等进一步的清理操作：
但课程这里简化了操作以更好理解。
3. 为什么不写成 namespace
namespace RandomClass
{
static float s_RandomGenerator = 0.5f;
static float Float() { return s_RandomGenerator; }
}
这样的效果基本一样，只不过无法直接使用 public、private 等类特有功能，虽然也能通过头文件中只包含 Float 函数的声明，然后用另一个从 cpp 文件实现这个函数和静态变量来实现有效地隐藏。
所以，使用类来实现单例是没有什么真正的缺点的，会让你的代码更加有条理，更不用说用namespace就丧失了将其赋值给一个变量这样的能力，而类就可以。