关于 C++ 的使用单例类

Question

我已经查看了关于单例类实现的此线程，但不清楚如何实现在实践中使用它。为了使上下文更具体，假设我有一个输入流 std::istream 实例，许多不同的类需要访问该实例，但我不是将其传递给每个类构造函数，而是考虑使用单例类 Connection 来包装此信息。所以客户可以打电话：

Connection.getInstance().get_input_stream();

我的问题有两个：（1）这是单例类的正确使用（2）来实现这个，我尝试过这样的事情：

class Connection {
public:
    static Connection& getInstance() {
        static Connection instance; // Guaranteed to be destroyed   
        return instance;
    }
    std::istream& get_istream() {
        return is;
    }

    void set_istream(std::istream & stream) {
            is = stream;
    }
private:
    std::istream& is;
}

首先，这个代码由于某种原因无法编译。其次，在它可用之前必须调用 set_istream() 感觉很尴尬。有更好的方法来完成这件事吗？谢谢。

编辑：显然，正如你们许多人指出的那样，尝试分配参考是我愚蠢的行为。第二部分是如何将流信息传递到单例中 - 这似乎不值得，这表明这可能是使用它的错误情况。谢谢大家的回答。

Answer 1

创建后无法修改引用，因此要“设置”istream，您必须

class Connection {

    /* ... */

    Connection(std::istream & stream) : is(stream) {}
private:
    std::istream& is;
}

将其传递给 ctor：但是，这会产生一个问题，即当您创建一个静态实例——答案是它并不简单（充其量）。您可以使用指针而不是引用，因此您可以创建一个对象并稍后将其指向实际流，但此时您基本上是在自找麻烦（需要两阶段初始化）。

最终，这是不值得的。我的建议是完全反对在这种情况下使用单例。看起来它增加了相当多的工作，但提供的回报却很少（如果有的话）。

相当多的人开始建议完全不要使用单例，至少在 C++ 中是这样，坦率地说，我在大多数情况下倾向于同意。这种情况就是为什么——你所做的工作通常最终得不到什么回报。

Answer 2

我总是被告知要避免单例，所以这有两个部分：

class Connection {
public:
    static std::istream& getInstance() {
        assert(is);
        return *is;
    }    
    static void set_istream(std::istream & stream) {
            is = &stream;
    }
private:
    static std::istream* is;
}
std::istream* Connection::is = NULL;

int main() {
    Connection::set_istream(std::cin);
    Connection::getInstance() << "moomoomoo\n";
}

注意我将流静态化，指针和全局（所以它实际上是单例。你的代码......是没有理由放置那么多引用，如果您有 is = blah，其中 is 是引用，则不会重新放置该引用。 它会复制右边。左边，这对于流来说没有意义，甚至无法编译。

当然，使用全局变量或非单例变量（这是全局变量，只能创建一次）。

//params are ignored after first call
template<typename... Ts>
std::istream& Connection(Ts... Us) { 
    static std::ifstream c(std::forward<Ts>(Us)...);
    return c;
}

int main() {
   //construct and use
   Connect("input.txt") << "thing" << std::endl;
   Connect() << "stuff";
   Connect("this is ignored") << "IM A COW STOP SAYING IM A DUCK";
}

Answer 3

它无法编译有两个原因。首先，调用语法有一个非常小的问题。像这样修复它：

Connection::getInstance().get_input_stream();

第二个是你不能分配给引用，它必须在构造时初始化。由于您的构造函数是从 getInstance 的中间调用的，因此这是不切实际的。请改用指针。

是的，在单例可用之前需要调用 set_istream 很尴尬，但这似乎是不可避免的。