C++ 線程安全單例模式：Double-Checked Locking 實現

模板實現

#include <iostream>
#include <mutex>
using namespace std;

template <class T>
class Singleton {
public:
    static T* instance() {
        if (object == nullptr) {
            lock_guard<mutex> lock(mtx);
            if (object == nullptr) object = new T;
        }
        return object;
    }
private:
    Singleton() = default;
    static T* object;
    static mutex mtx;
};

template <class T> T* Singleton<T>::object = nullptr;
template <class T> mutex Singleton<T>::mtx;

class Foo { };
int main() {
    Foo* f = Singleton<Foo>::instance();
    return 0;
}

關鍵點

• 雙重檢查鎖定：先無鎖判斷，再加鎖二次判斷，減少鎖開銷。
• 使用 std::mutex 和 lock_guard 保證線程安全（C++11）。
• 構造函數私有，防止外部實例化。
• 靜態成員需類外定義初始化。

現代 C++ 改進

C++11 起推薦用 static local variable（Magic Static），編譯器保證線程安全且無鎖：
static T& instance() { static T obj; return obj; }