c++ - 如果我这样写我的单例类会导致什么错误

Question

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

有人说，这会导致一些讨厌的错误。但是这会导致什么错误呢？不使用指针可以很好地避免双重检查锁定模式。

Answer 1

像这样的错误

SomethingElse.cpp

class SomethingSingleton {
public:
    SomethingSingleton() {
        auto* singleton = Singleton::getInstance();
        singleton->whatever();
    }
    ~SomethingSingleton() {
        auto* singleton = Singleton::getInstance();
        singleton->whatever();
    }
};
static SomethingSingleton something;

C++ 没有指定跨两个翻译单元的构造顺序(在这种情况下，大致等同于不同的实现文件，一个是你的单例，一个是我的)

现在如果运行时决定在我的之前销毁你的单例(即在我的之后构造它)，那么我的单例将尝试在它的析构函数和构造函数中使用你的单例。然后是 undefined behavior 紧随其后。

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现在，如果您没有在翻译单元中将其设为静态全局变量，并且使用了静态函数作用域(可以使用 DCLP)，那么 C++ 运行时将在我的之前构建您的单例，并在我的之后销毁您的单例，并且这是很好的执行顺序 🙂

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另请注意，在某些实现中，如果您不使用 -pthread 链接，编译器可以自由地不为 DCLP 放入代码，因此您可能无论如何都不会得到您担心的成本。

另请注意，真正导致线程代码变慢的是争用，如果您没有争用，那么大多数互斥锁的实现都使用所谓的 futex。 ，这使得无争用情况能够尽可能避免系统调用。因此，如果您考虑到这一点，那么这也不是什么大问题。

但是如果您仍然担心静态局部变量是个问题，那么请谨慎使用您使用的任何解决方案，并确保它不会严重爆炸。基本上我想表达的观点是，信任编译器

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但是如果你仍然想避免函数作用域静态，那么使用这样的代码

static Something& get() {
    if (!something_instance) {
        something_instance = std::unique_ptr<Something>(new Something{});
    }
    return *something_instance;
}

请注意，我在这里没有使用std::make_unique，for this interesting reason .

另请注意，如果您像这样全局构造一个 unique_ptr

std::unique_ptr<Singleton> Singleton::singleton_instance{};

It is a part of static initialization and not dynamic initialization .因此不容易发生 UB。它保证在构造任何单例(使用 singleton_instance ptr)之前发生。

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另请查看 static initialization fiasco