C++单例类创建使用全过程

在C++中，单例模式通常用于保证全局只有一个实例存在，且易于控制其生命周期。以下是如何通过数据类（如上所示）来实现一个简单的线程安全的单例模式：

1. **定义单例类**[^1]:

class Singleton {
private:
    static Data* instance;
    Singleton() { // 私有化构造函数以防止外部直接创建实例
        cout << "Singleton() 构造" << endl;
    }
    Singleton(const Singleton&) = delete; // 防止拷贝构造
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; // 防止赋值操作

public:
    static Data* getInstance() {
        if (instance == nullptr) {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(singletonMutex); // 使用互斥锁保证线程安全
            if (instance == nullptr) {
                instance = new Data(); // 只有第一次请求时创建实例
            }
        }
        return instance;
    }

    ~Singleton() {
        delete instance; // 单例在全局销毁时释放资源
        instance = nullptr; // 设置为nullptr以避免循环引用
        cout << "Singleton() 析构" << endl;
    }
};

// 初始化静态成员
Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::singletonMutex;

2. **访问单例**:

int main() {
    auto data1 = Singleton::getInstance();
    auto data2 = Singleton::getInstance();

    // 输出结果表明每次调用getInstance只会返回同一个实例
    data1->doSomething(); // Data() 默认构造
    data2->doSomething(); // 数据已经存在，不会执行构造

    return 0;
}

3. **总结与注意事项**
- 单例模式确保了全局范围内只有一个实例可用。
- 通过私有化构造函数和拷贝/赋值运算符，防止了其他地方直接创建新实例。
- 使用`std::lock_guard`和静态互斥锁`singletonMutex`实现了线程安全。