讲师中心 微信公众号
AI工具推荐 视频效率加速

C++ 实现线程安全的单例模式 _ std::atomic 与 DCLP 优化【源码】

星丽吖_4816

星丽吖_4816

发布时间:2026-05-18 20:00:31

|

735人浏览过

|

来源于php中文网

原创

推荐使用C++11局部静态变量(Meyers单例),因其由标准保证线程安全、无需手动同步、简洁高效;其次可选DCLP、std::call_once或饿汉式,依场景而定。

c++ 实现线程安全的单例模式 _ std::atomic 与 dclp 优化【源码】

如果您尝试在多线程环境中获取单例对象,但发现多个线程同时构造实例或访问到未完全初始化的对象,则可能是由于单例指针发布与对象构造之间缺乏内存序约束。以下是解决此问题的步骤:

一、使用 std::atomic 配合 memory_order_acquire/release 实现 DCLP

该方法通过原子指针操作和严格的内存序语义,确保构造完成对其他线程可见,防止“半构造对象”被读取。核心在于用 std::memory_order_release 约束构造写入顺序,用 std::memory_order_acquire 约束后续读取顺序。

1、声明静态原子指针:static std::atomic instance{nullptr};

2、声明静态互斥量:static std::mutex mutex_;

立即学习“C++免费学习笔记(深入)”;

3、在 getInstance() 中执行首次无锁检查:调用 instance.load(std::memory_order_acquire),若返回 nullptr 则进入加锁流程。

4、在临界区内执行二次检查:调用 instance.load(std::memory_order_relaxed),避免 acquire 开销,确认仍为空时再执行 new Singleton()。

5、将新构造的指针通过 instance.store(ptr, std::memory_order_release) 发布,确保构造动作不会被重排到 store 之后。

二、采用 C++11 局部静态变量(Meyers 单例)

该方案依赖编译器对函数内 static 局部变量初始化的线程安全保证,由标准强制要求,无需手动管理锁或原子操作,且现代编译器已优化为无竞争分支跳转,兼具简洁性与高性能。

1、将 getInstance() 定义为返回引用:static Singleton& getInstance();

2、在函数体内声明局部静态对象:static Singleton instance;

3、直接返回该对象引用:return instance;

4、禁用拷贝与赋值:在类定义中添加 Singleton(const Singleton&) = delete; 和 Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

C++14
C++14

C++14 对 C++11 的修正与增强版本,适合旧系统维护和较老工具链兼容。

下载

5、确保构造函数与析构函数为私有:private: Singleton() = default; ~Singleton() = default;

三、使用 std::call_once 与 std::once_flag 控制初始化

该方法将初始化逻辑封装在回调中,由标准库保证回调仅执行一次,适用于需延迟初始化且构造逻辑复杂、或需显式控制初始化时机的场景,语义清晰且异常安全。

1、声明静态 std::once_flag:static std::once_flag onceFlag;

2、声明静态 std::unique_ptr:static std::unique_ptr instance;

3、在 getInstance() 中调用 std::call_once(onceFlag, [&]() { instance.reset(new Singleton()); });

4、返回解引用结果:return *instance;

5、在类外定义静态成员:std::unique_ptr Singleton::instance = nullptr; std::once_flag Singleton::onceFlag;

四、饿汉式静态成员初始化

该方式在程序启动时即完成单例构造,利用全局静态对象初始化的线程安全性(由链接与加载阶段保证),完全规避运行时同步开销,适合小对象且确定必用的场景。

1、在类内声明私有静态成员:static Singleton instance;

2、提供公有静态访问函数:static Singleton& getInstance() { return instance; }

3、在类外定义并初始化该静态成员:Singleton Singleton::instance;

4、禁用拷贝与赋值:Singleton(const Singleton&) = delete; Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

5、将构造函数设为私有:private: Singleton() = default;

热门AI工具

更多
讯飞绘文

讯飞绘文是一款由科大讯飞推出的一站式 AIGC 内容运营平台。

豆包大模型

豆包大模型是一款由字节跳动推出的企业级大语言模型服务平台。

超级简历WonderCV

一款AI办公效率工具,主要用于免费求职简历模版下载制作,应届生职场人必备简历制作神器,适合需要提升相关任务效率的用户。

Atoms
Atoms Hot

Atoms是一款AI智能体工具,第一支自动构建真实业务的 AI 团队。

火山引擎

火山引擎是一款面向企业的云计算与AI服务平台。

DeepSeek

DeepSeek是一款面向对话、写作、编程和推理场景的AI大模型工具。

WorkBuddy

一款AI办公效率工具,主要用于腾讯云推出的AI原生桌面智能体工作台,适合需要提升相关任务效率的用户。

讯飞智作

讯飞智作是一款AI视频创作工具,AI文本配音工具,数字人课程、营销视频制作。

Seko
Seko Hot

一款AI视频创作工具,主要用于商汤科技推出的创编一体的AI短视频创作Agent,适合需要提升相关任务效率的用户。

相关专题

更多
C语言变量命名
C语言变量命名

c语言变量名规则是:1、变量名以英文字母开头;2、变量名中的字母是区分大小写的;3、变量名不能是关键字;4、变量名中不能包含空格、标点符号和类型说明符。php中文网还提供c语言变量的相关下载、相关课程等内容,供大家免费下载使用。

3689

2023.06.20

c语言入门自学零基础
c语言入门自学零基础

C语言是当代人学习及生活中的必备基础知识,应用十分广泛,本专题为大家c语言入门自学零基础的相关文章,以及相关课程,感兴趣的朋友千万不要错过了。

2468

2023.07.25

c语言运算符的优先级顺序
c语言运算符的优先级顺序

c语言运算符的优先级顺序是括号运算符 > 一元运算符 > 算术运算符 > 移位运算符 > 关系运算符 > 位运算符 > 逻辑运算符 > 赋值运算符 > 逗号运算符。本专题为大家提供c语言运算符相关的各种文章、以及下载和课程。

1400

2023.08.02

c语言数据结构
c语言数据结构

数据结构是指将数据按照一定的方式组织和存储的方法。它是计算机科学中的重要概念,用来描述和解决实际问题中的数据组织和处理问题。数据结构可以分为线性结构和非线性结构。线性结构包括数组、链表、堆栈和队列等,而非线性结构包括树和图等。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

1338

2023.08.09

c语言random函数用法
c语言random函数用法

c语言random函数用法:1、random.random,随机生成(0,1)之间的浮点数;2、random.randint,随机生成在范围之内的整数,两个参数分别表示上限和下限;3、random.randrange,在指定范围内,按指定基数递增的集合中获得一个随机数;4、random.choice,从序列中随机抽选一个数;5、random.shuffle,随机排序。

1436

2023.09.05

c语言const用法
c语言const用法

const是关键字,可以用于声明常量、函数参数中的const修饰符、const修饰函数返回值、const修饰指针。详细介绍:1、声明常量,const关键字可用于声明常量,常量的值在程序运行期间不可修改,常量可以是基本数据类型,如整数、浮点数、字符等,也可是自定义的数据类型;2、函数参数中的const修饰符,const关键字可用于函数的参数中,表示该参数在函数内部不可修改等等。

2378

2023.09.20

c语言get函数的用法
c语言get函数的用法

get函数是一个用于从输入流中获取字符的函数。可以从键盘、文件或其他输入设备中读取字符,并将其存储在指定的变量中。本文介绍了get函数的用法以及一些相关的注意事项。希望这篇文章能够帮助你更好地理解和使用get函数 。

3960

2023.09.20

c数组初始化的方法
c数组初始化的方法

c语言数组初始化的方法有直接赋值法、不完全初始化法、省略数组长度法和二维数组初始化法。详细介绍:1、直接赋值法,这种方法可以直接将数组的值进行初始化;2、不完全初始化法,。这种方法可以在一定程度上节省内存空间;3、省略数组长度法,这种方法可以让编译器自动计算数组的长度;4、二维数组初始化法等等。

18735

2023.09.22

DBeaver怎么导入数据
DBeaver怎么导入数据

DBeaver数据导入专题,整理Excel、CSV、SQL、TXT等常见文件的数据导入方法,涵盖目标数据库选择、数据表创建、字段映射、数据类型设置及导入参数配置等操作,帮助用户将本地文件中的数据写入数据库,并了解批量导入、重复数据处理和导入失败等常见问题的解决方法。

20

2026.11.05

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
C++ Core Guidelines
C++ Core Guidelines

共0课时 | 0人学习

C++ Reference
C++ Reference

共0课时 | 0人学习

C++ 官方标准说明
C++ 官方标准说明

共0课时 | 0人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn