cpp_design_learning/signal.cpp

//单例模式，也带点过度设计的无聊美感
//单例模式是一种强制性的约束，一个物体全局只有唯一实例
//在C/cpp中完全可以用全局变量实现（C++允许在函数外构建对象实例）
//当然java就比较麻烦了，java不允许出现全局变量，单例模式似乎是唯一选择


//单例模式的核心是C系语言静态变量的特性
//所有的静态变量的生命周期都是全局的
//C系语言中有三种静态变量，分别是类作用域，局部作用域和全局作用域
//类作用域的静态变量所有的实例中只有唯一的副本，并且在访问的时候访问的是唯一的静态变量
//局部作用域的静态变量，作用域只有局部，但是生命周期是全局（由于不进行链接，因此不会创建额外的副本）
//全局静态变量的作用域是全局，但是只有内部链接性，即每一个包含头文件的的cpp文件中有一个独立的副本
#include<atomic>
#include<mutex>
#include<thread>
#include<iostream>
//这个单例模式是内存安全的，在于cpp11之后现代cpp的static变量的构建是内存安全的
class signal
{
protected:
    signal()=default;
    signal(const signal&)=delete;
    signal(signal&&)=delete;
    signal& operator=(const signal&)=delete;
    signal& operator=(signal&&)=delete;
public:
    static signal& get()               //核心是引用返回的是内部构建的局部变量而不是一个copy后的副本
    {
        static signal data;
        return data;
    }
};


//懒汉式，以及cpp11之前的单例模式
//使用双检锁保证初始化顺序
class thread_signal
{
private:
    //C++11之前没有这些类就需要使用boost实现
    static std::atomic<thread_signal*> instance;
    static std::mutex mtx;
public:
    static thread_signal* get()
    {
        thread_signal* data=instance.load(std::memory_order_acquire);
        if(data==nullptr)
        {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
            data=instance.load(std::memory_order_relaxed);        //重新加载一次防止在前面的判断过程中已经被改变，由于在锁的范围，直接用宽松内存序就好
            if(data==nullptr)
            {
                data=new thread_signal();
                instance.store(data,std::memory_order_relaxed);
            }
        }
        return data;            //由于初始化是唯一的因此只会初始化一次，不会出现改变   
    }
};


//每线程单例
class signal_thread_local
{
protected:
    signal_thread_local(int _i):i(_i){};
    signal_thread_local(const signal_thread_local&)=delete;
    signal_thread_local(signal_thread_local&&)=delete;
    signal_thread_local& operator=(const signal_thread_local&)=delete;
    signal_thread_local& operator=(signal_thread_local&&)=delete;
public:
    int i;
    static signal_thread_local& get()               //核心是引用返回的是内部构建的局部变量而不是一个copy后的副本
    {
        thread_local signal_thread_local data(0);            //构建线程作用域的单例
        return data;
    }
};


void fun(int j)
{
    signal_thread_local& re1=signal_thread_local::get();
    re1.i=re1.i+j;
    signal_thread_local& re2=signal_thread_local::get();
    std::cout<<re2.i<<std::endl;
}

int main()
{
    auto i1=std::thread(fun,1);
    auto i2=std::thread(fun,2);
    i1.join();
    i2.join();
}