Использование static для реализации паттерна singleton в c++

Question

Здраствуйте. Я тут начал изучать паттерны и добрался до singleton'ов. Начал рассматривать примеры (все примерно такие:

struct singleton
{
    static singleton& get_instance()
    {
        static singleton instance;
        return instance;
    }
    singleton(singleton const&) = delete;
    singleton(singleton&&) = delete;
    int a = 0;

private:
    singleton() { }

};

int main()
{
    singleton& s = singleton::get_instance();
    s.a = 42;
}

), и у меня назрел вопрос: зачем вообще работать с экземплярами класса, когда можно сделать через статику? Например,

struct Single{
    Single(Single &&) = delete;
    Single(const Single&) = delete;
    static int a;
};
int Single::a = 0;


int main(int argc, char *argv[])
{
    Single::a = 42;
}

Answer 1

Все можно, но есть ряд вопросов.

а если Вашему классу нужно сложное создание/удаление (пример - подключение к базе данных)?

Да, можно сделать функцию Init, но тут сразу куча проблем - где именно вызывать, а если нужна ленивая загрузка, а если многопоточность.
а если Вашему классу нужна сложная внутренняя логика (ну не хочется, что бы два потока одновременно в базу много писали/читали)?

давайте попроще. Есть два синглтона - работа с базой и логгер. И первый использует второго (это очевидно, но можно и наоборот, и циклически). И расположены они в разных файлах (единицах компиляции). И вот тут легко споймать [static initialization order fiasco]https://isocpp.org/wiki/faq/ctors#static-init-order)
а если нужно наследоваться от какого то базового класса?

ну мало чего.
private static хотя и допустимо, но выглядит откровенно наивно и не прячет нормально внутренности класса (они как бы на виду, и одновременно спрятаны).

почти всегда, когда в коде есть приватная статическая штука, это либо ошибка при проектировании, либо это просто нужно переместить в cpp файл

Да и к Вашему классу есть ряд вопросов. К примеру, дефолтный конструктор Вы не трогали, операторы также, а перемещения и копирования - запретили. странно это.

Answer 2

и у меня назрел вопрос: зачем вообще работать с экземплярами класса, когда можно сделать через статику?

Экземпляр можно куда-то передать, вернуть из функции, дать его адрес другой библиотеке и т.д., т.е. у нас именно объект-одиночка, а не набор несвязных друг с другом переменных, собранных в пространстве класса.

Создание экземпляра можно контролировать, просто static-поля - нет. Для примера последнего посмотрим на код:

//one.h
struct MySingleton
{
    //...
    static int a;
};

//one.cpp
int MySingleton::a = 10;

//two.cpp
//...
int b = MySingleton::a; //static initialization order fiasco

В данном случае неизвестно, какая переменная будет инициализирована ранее - b в two.cpp или MySingleton::a в one.cpp, а значит у нас большие проблемы.

Также необходимо как-то реализовать правильную инициализацию всего этого добра, собранного в скоупе класса. Ваше предложение, -

ну можно где-нибудь вызвать статический метод init() / destroy()

это двухэтапные инициализация и уничтожение, для избежания которых придумали конструкторы, деструкторы и т.д... Можно же вообще обойтись без класса, не так ли? Почему же тогда вас не смущает вообще наличие классов в языке?

А теперь посмотрим на часть кода, приведенного вами:

static singleton& get_instance()
{
    static singleton instance;
    return instance;
}

Это т.н. синглтон Майерса. Чтобы достучаться до объекта, придется вызвать get_instance, что приведет к созданию объекта при первом вызове. Особенность данной реализации еще в том, что начиная с C++11, инициализация этого синглтона является потокобезопасной, что гарантируется непосредственно языком и не нужно городить костыли, в которых могут быть еще и ошибки как, например, печально известный double checked locking

P.S. И не забывайте про операторы присваивания и т.д.

БЛОГ НА HUSL

Использование static для реализации паттерна singleton в c++

Ответы (2 шт):