如何在C中创建Singleton？

Question

在C中创建单例的最佳方法是什么？并发解决方案会很好.

我知道C不是你用于单身人士的第一种语言.

Answer 1

首先,C不适合OO编程.如果你这样做,你会一直在战斗.其次,单例只是具有一些封装的静态变量.所以你可以使用静态全局变量.然而,全局变量通常具有与其相关的太多弊病.否则你可以使用函数本地静态变量,如下所示:

 int *SingletonInt() {
     static int instance = 42;
     return &instance;
 }

或更聪明的宏:

#define SINGLETON(t, inst, init) t* Singleton_##t() { \
                 static t inst = init;               \
                 return &inst;                       \
                }

#include <stdio.h>  

/* actual definition */
SINGLETON(float, finst, 4.2);

int main() {
    printf("%f\n", *(Singleton_float()));
    return 0;
}

最后,请记住,单身人士大多被滥用.很难让它们正确,尤其是在多线程环境下......

Answer 2

你不需要.C已经有全局变量,所以你不需要一个解决方法来模拟它们.

Answer 3

它几乎和C++版本一样.只需要一个返回实例指针的函数.它可以是函数内部的静态变量.根据平台,使用临界区或pthread互斥体包裹功能体.

#include <stdlib.h>

struct A
{
    int a;
    int b;
};

struct A* getObject()
{
    static struct A *instance = NULL;

    // do lock here
    if(instance == NULL)
    {
        instance = malloc(sizeof(*instance));
        instance->a = 1;
        instance->b = 2;
    }
    // do unlock

    return instance;
};

请注意,您还需要一个函数来释放单例.特别是如果它抓取任何未在进程退出时自动释放的系统资源.

Answer 4

编辑:我的回答假设你正在创建的单身人士有点复杂,并且有一个多步创建过程.如果它只是静态数据,请像其他人建议的那样使用全局数据.

C中的单身人士会非常奇怪...我从来没有见过一个看起来特别优雅的"面向对象的C"的例子.如果可能,请考虑使用C++.C++允许您选择要使用的功能,许多人只是将它用作"更好的C".

下面是一个非常典型的无锁一次性初始化模式.如果前一个为null,则InterlockCompareExchangePtr以新的值原子交换.这可以保护多个线程同时尝试创建单例,只有一个会获胜.其他人将删除他们新创建的对象.

MyObj* g_singleton; // MyObj is some struct.

MyObj* GetMyObj()
{
    MyObj* singleton;
    if (g_singleton == NULL)
    {
        singleton = CreateNewObj();

        // Only swap if the existing value is null.  If not on Windows,
        // use whatever compare and swap your platform provides.
        if (InterlockCompareExchangePtr(&g_singleton, singleton, NULL) != NULL)
        {
              DeleteObj(singleton);
        }
    }

    return g_singleton;
}

DoSomethingWithSingleton(GetMyObj());