valgrind & 单例模式的自动释放（多线程）

河曲智叟  论坛元老 | 2024-10-9 04:13:00 | 显示全部楼层 | 阅读模式
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单例模式，其中对象是由_pInstance指针来保存的，而在利用单例设计模式的过程中，也难免会碰到内存泄漏的题目。那么是否有一个方法，可以让对象自动释放，而不需要程序员自己手动去释放呢？ ——嵌套类
5.1、内存泄漏的检测工具valgrind

安装

  1. sudo apt install valgrind
复制代码
利用

[外链图片转存中…(img-Onqi9PtX-1728058419413)]
5.2、单例模式自动释放的四种方法 & 多线程

1、友元类

[外链图片转存中…(img-yl7twkoI-1728058419413)]
[外链图片转存中…(img-epIiJsLR-1728058419414)]
  1. #include <iostream>
  3. using std::cout;
  4. using std::endl;
  6. class Singleton
  7. {
  8.     friend class AutoRelease;
  9. public:
  10.     static Singleton *getInstance()
  11.     {
  12.         if(nullptr == _pInstance)
  13.         {
  14.             _pInstance = new Singleton();
  15.         }
  17.         return _pInstance;
  18.     }
  20.     static void destroy()
  21.     {
  22.         if(_pInstance)
  23.         {
  24.             delete _pInstance;
  25.             _pInstance =nullptr;
  26.         }
  27.     }
  29. private:
  30.     Singleton()
  31.     {
  32.         cout << "Singleton()" << endl;
  33.     }
  35.     ~Singleton()
  36.     {
  37.         cout << "~Singleton()" << endl;
  38.     }
  39. private:
  40.     static Singleton *_pInstance;
  41. };
  42. Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr;
  44. class AutoRelease
  45. {
  46. public:
  47.     AutoRelease()
  48.     {
  49.         cout << "AutoRelease()" << endl;
  50.     }
  52.     ~AutoRelease()
  53.     {
  54.         cout << "~AutoRelease()" << endl;
  55.         if(Singleton::_pInstance)
  56.         {
  57.             delete Singleton::_pInstance;
  58.             Singleton::_pInstance =nullptr;
  59.         }
  61.     }
  62. };
  63. int main(int argc, char **argv)
  64. {
  65.     Singleton *ps1 = Singleton::getInstance();
  66.     AutoRelease ar;//栈对象
  68.     /* ps1->destroy(); */
  69.     return 0;
  70. }
复制代码
2、内部类 + 静态数据成员

[外链图片转存中…(img-oCRKHufV-1728058419414)]


  • 若_ar界说为类成员，则会死锁：

    • new Singleton()，导致_ar在创建的单例堆对象内部，无法使其自动创建&析构（析构自身前，进行delete _pInstance）
    • 应将_ar界说为static
    • [外链图片转存中…(img-8lWGqW65-1728058419414)]

  1. #include <iostream>
  3. using std::cout;
  4. using std::endl;
  6. // 2、内部类 + 静态数据成员
  8. class Singleton
  9. {
  10. public:
  11.     static Singleton *getInstance()
  12.     {
  13.         if (_pInstance == nullptr)
  14.         {
  15.             _pInstance = new Singleton(); // 构造函数
  16.             // _ar;
  17.         }
  19.         return _pInstance;
  20.     }
  22.     static void destroy()
  23.     {
  24.         if (_pInstance)
  25.         {
  26.             delete _pInstance;
  27.             _pInstance = nullptr;
  28.         }
  29.     }
  31. private:
  32.     class AutoRelease
  33.     {
  34.     public:
  35.         AutoRelease()
  36.         {
  37.             cout << "AutoRelease()" << endl;
  38.         }
  40.         ~AutoRelease()
  41.         {
  42.             cout << "~AutoRelease()" << endl;
  43.             if (_pInstance)
  44.             {
  45.                 delete _pInstance;
  46.                 _pInstance = nullptr;
  47.             }
  48.         }
  49.     };
  51. private:
  52.     Singleton()
  53.     {
  54.         cout << "Singleton()" << endl;
  55.     }
  57.     ~Singleton()
  58.     {
  59.         cout << "~Singleton()" << endl;
  60.     }
  62. private:
  63.     static Singleton *_pInstance; // 前向声明；定义为static，位于全局静态区（不属于本类！）
  64.     static AutoRelease _ar; // 前向声明；对象数据成员, _ar不能存在堆上，否则死锁；定义为static，位于全局静态区（不属于本类！）
  65. };
  67. Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr; // 静态对象必须在类外进行正式声明！
  68. Singleton::AutoRelease Singleton::_ar; // 静态对象必须在类外进行正式声明！
  70. int main(int argc, char **argv)
  71. {
  72.     Singleton *ps1 = Singleton::getInstance();
  73.     /* Singleton::AutoRelease ar;//栈对象 */
  75.     /* ps1->destroy(); */
  76.     return 0;
  77. }
  79. /*
  80. AutoRelease()
  81. Singleton()
  82. ~AutoRelease()
  83. ~Singleton()
  85. */
复制代码
采用模板



  • Singleton.h
  1. #ifndef __WD_TEMPLATE_SINGLETON_H__
  2. #define __WD_TEMPLATE_SINGLETON_H__
  4. #include <iostream>
  5. using std::cout;
  6. using std::endl;
  7. #if 0
  8. class Singleton
  9. {
  10. public:
  11.     static Point *getInstance(int ix, int iy)
  12.     {
  13.                 if(nullptr == _pInstance)
  14.         {
  15.                         _pInstance = new Point(ix, iy);
  16.                         _ar;//为了在模板参数推导时创建ar对象
  17.                 }
  18.                 return _pInstance;
  20.     }
  21. };
  22. #endif
  23. template <class T>
  24. class Singleton
  25. {
  26. public:
  27.         template <class... Args>
  28.         static T *getInstance(Args... args)
  29.         {
  30.                 if (nullptr == _pInstance)
  31.                 {
  32.                         _pInstance = new T(args...);
  33.                         _ar; // 为了在模板参数推导时创建ar对象
  34.                 }
  35.                 return _pInstance;
  36.         }
  38. private:
  39.         class AutoRelease
  40.         {
  41.         public:
  42.                 AutoRelease()
  43.                 {
  44.                         cout << "AutoRelease()" << endl;
  45.                 }
  47.                 ~AutoRelease()
  48.                 {
  49.                         cout << "~AutoRelease()" << endl;
  50.                         if (_pInstance)
  51.                         {
  52.                                 delete _pInstance;
  53.                                 _pInstance = nullptr;
  54.                         }
  55.                 }
  56.         };
  58. private:
  59.         Singleton()
  60.         {
  61.                 cout << "Singleton()" << endl;
  62.                 /* _ar; */
  63.         }
  65.         ~Singleton()
  66.         {
  67.                 cout << "~Singleton()" << endl;
  68.         }
  70. private:
  71.         static T *_pInstance;// 前向声明；定义为static，位于全局静态区（不属于本类！）
  72.         static AutoRelease _ar;// 前向声明；对象数据成员, _ar不能存在堆上，否则死锁；定义为static，位于全局静态区（不属于本类！）
  73. };
  75. template <class T>
  76. T *Singleton<T>::_pInstance = nullptr; // 静态对象必须在类外进行正式声明！
  78. template <class T>
  79. typename Singleton<T>::AutoRelease Singleton<T>::_ar;  // 静态对象必须在类外进行正式声明！ // typename表名是一个类型
  81. #endif
复制代码


  • Test.cpp

      1. #include "Singleton.h"
      3. #include <iostream>
      4. using std::cout;
      5. using std::endl;
      8. class Point
      9. {
      10. public:
      11.         Point(int ix = 0, int iy = 0)
      12.         : _ix(ix)
      13.         , _iy(iy)
      14.         {       
      15.         cout << "Point(int = 0,int = 0)" << endl;       
      16.     }
      18.         void print() const
      19.         {
      20.                 cout << "(" << _ix
      21.                          << "," << _iy
      22.                          << ")" << endl;
      23.         }
      25.         ~Point()
      26.         {
      27.                 cout << "~Point()" << endl;
      28.         }
      30. private:
      31.         int _ix;
      32.         int _iy;
      33. };
      35. int main()
      36. {
      37.         Point *pt1 = Singleton<Point>::getInstance(1, 2);
      38.         Point *pt2 = Singleton<Point>::getInstance(3, 4);
      39.         pt1->print();
      40.         pt2->print();
      42.         cout << "p1 = " << pt1 << endl
      43.                  << "p2 = " << pt2 << endl;
      45.         return 0;
      46. }
      复制代码

3、饿汉模式 + atexit

atexit

[外链图片转存中…(img-M9pmTrsb-1728058419415)]
  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <iostream>
  4. using std::cout;
  5. using std::endl;
  7. void func()
  8. {
  9.     cout << "void func()" << endl;
  10. }
  12. void test()
  13. {
  14.     atexit(func); // atexit: 进程正常结束时候，注册的func会被执行，注册几次就会执行几次
  15.     atexit(func);
  16.     atexit(func);
  17.     atexit(func);
  18.     atexit(func);
  19. }
  21. int main(int argc, char **argv)
  22. {
  23.     cout << "start test..." << endl;
  24.     test();
  25.     cout << "finish test..." << endl;
  27.     return 0;
  28. }
  30. /*
  31. start test...
  32. finish test...
  33. void func()
  34. void func()
  35. void func()
  36. void func()
  37. void func()
  39. */
复制代码
饿汉模式 + atexit

[外链图片转存中…(img-tBQqgF0g-1728058419415)]
[外链图片转存中…(img-ruQk952y-1728058419415)]
  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <iostream>
  4. using std::cout;
  5. using std::endl;
  7. // 3、atexit + 饿汉模式
  9. class Singleton
  10. {
  11. public:
  12.     static Singleton *getInstance()
  13.     {
  14.         // 在多线程情况下，是不安全的
  15.         if (_pInstance == nullptr)
  16.         {
  17.             _pInstance = new Singleton(); // 构造函数
  18.             atexit(destroy);              // 使用atexit：注册函数destroy一次, 当进程正常结束后，会调用一次注册的函数destroy
  19.         } else {
  20.             cout << "_pInstance != nullptr" << endl;
  21.         }
  23.         return _pInstance;
  24.     }
  26.     static void destroy()
  27.     {
  28.         if (_pInstance)
  29.         {
  30.             delete _pInstance;
  31.             _pInstance = nullptr;
  32.         }
  33.     }
  35. private:
  36.     Singleton()
  37.     {
  38.         cout << "Singleton()" << endl;
  39.     }
  41.     ~Singleton()
  42.     {
  43.         cout << "~Singleton()" << endl;
  44.     }
  46. private:
  47.     static Singleton *_pInstance;
  48. };
  50. /* Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr; //饱（懒）汉模式， 问题：多线程下，单例模式失效；*/
  51. Singleton *Singleton::_pInstance = getInstance(); // 饿汉模式，可解决多线程不安全问题
  53. void *func1(void *arg)
  54. {
  55.     Singleton::getInstance();
  56. }
  58. void *func2(void *arg)
  59. {
  60.     Singleton::getInstance();
  61. }
  63. void *func3(void *arg)
  64. {
  65.     Singleton::getInstance();
  66. }
  67. int main(int argc, char **argv)
  68. {
  69.     Singleton *ps1 = Singleton::getInstance();
  71.     // 饱（懒）汉模式下，多线程不安全；-- 解决：使用饿汉模式
  72.     // pthread_t th1, th2, th3;
  73.     // pthread_create(&th1, nullptr, func1, nullptr);
  74.     // pthread_create(&th2, nullptr, func2, nullptr);
  75.     // pthread_create(&th3, nullptr, func3, nullptr);
  77.     return 0;
  78. }
复制代码
4、多线程场景：pthread_once + atexit

[外链图片转存中…(img-MvIJXvC9-1728058419415)]
  1. #include <pthread.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <iostream>
  5. using std::cout;
  6. using std::endl;
  8. //4、atexit + pthread_once
  9. //有平台问题，只能在Linux下使用
  11. class Singleton
  12. {
  13. public:
  14.     static Singleton *getInstance()
  15.     {
  16.         //当第一个参数是某个固定值的时候，可以保证第一个参数只会被
  17.         //调用一次  call_once
  18.         pthread_once(&_once, init);
  20.         return _pInstance;
  21.     }
  23.     static void init()
  24.     {
  25.         _pInstance = new Singleton();//构造函数
  26.         atexit(destroy);
  27.     }
  29.     static void destroy()
  30.     {
  31.         if(_pInstance)
  32.         {
  33.             delete _pInstance;
  34.             _pInstance = nullptr;
  35.         }
  36.     }
  39. private:
  40.     Singleton()
  41.     {
  42.         cout << "Singleton()" << endl;
  43.     }
  45.     ~Singleton()
  46.     {
  47.         cout << "~Singleton()" << endl;
  48.     }
  49. private:
  50.     static Singleton *_pInstance;
  51.     static pthread_once_t _once;
  52. };
  54. Singleton *Singleton::_pInstance = nullptr; //饱（懒）汉模式
  55. /* Singleton *Singleton::_pInstance = getInstance();//饿汉模式 */
  56. pthread_once_t Singleton::_once = PTHREAD_ONCE_INIT;
  58. int main(int argc, char **argv)
  59. {
  60.     Singleton *ps1 = Singleton::getInstance();
  62.     return 0;
  63. }
复制代码
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