Это означает, что требуется решить, как должны себя вести уникальные объекты. При создании объекта с уникальным идентификатором и добавлении его в контейнер у вас появятся два объекта с одним и тем же идентификатором при условии, что вы не переопределили оператор присвоения. В операторе присвоения и конструкторе копирования требуется выполнить те действия с уникальным значением, которые имеют смысл для вашего случая. Имеет ли смысл то, что объект в контейнере будет равен оригинальному объекту? Если да, то вполне подойдет стандартный конструктор копирования и оператор присвоения, но вы должны указать это явно, чтобы пользователи вашего класса знали, что вы делаете это намеренно, а не просто забыли, как работают контейнеры. Например, чтобы использовать одно и то же значение идентификатора, конструктор копирования и оператор присвоения должны выглядеть вот так.
UniqueID::UniqueID(const UniqueID& orig) {
id = orig.id;
}
UniqueID& UniqueID::operator=(const UniqueID& orig) {
id = orig.id;
return(*this);
}
Но может возникнуть ситуация, когда в контексте приложения будет иметь смысл создать для объекта в контейнере новое уникальное значение. В этом случае просто снова используйте статическую переменную, как это сделано в обычном конструкторе и показано здесь.
UniqueID::UniqueID(const UniqueID& orig) {
id = ++nextID;
}
UniqueID& UniqueID::operator=(const UniqueID& orig) {
id = ++nextID;
return(*this);
}
Однако трудности еще не закончились. Если UniqueID будет использоваться несколькими потоками, у вас снова возникнут проблемы, так как доступ к статическим переменным не синхронизирован. За дополнительной информацией о работе с ресурсами при наличии нескольких потоков обратитесь к главе 12.
Рецепт 8.3.
8.9. Создание Singleton-класса
Имеется класс, который должен иметь только один экземпляр, и требуется предоставить способ доступа к этому классу из клиентского кода таким образом, чтобы каждый раз возвращался именно этот единственный объект. Часто это называется шаблоном singleton или singleton-классом.
Создайте статический член, который указывает на текущий класс, ограничьте использование конструкторов для создания класса, сделав их private, и создайте открытую статическую функцию-член, которая будет использоваться для доступа к единственному статическому экземпляру. Пример 8.9 демонстрирует, как это делается.
Пример 8.9. Создание singleton-класса
#include <iostream>
using namespace std;
class Singleton {
public:
// С помощью этого клиенты получат доступ к единственному экземпляру
static Singleton* getInstance();
void setValue(int val) {value_ = val;}
int getValue() {return(value_);}
protected:
int value_;
private:
static Singleton* inst_; // Единственный экземпляр
Singleton() : value_(0) {} // частный конструктор
Singleton(const Singleton&);
Singleton& operator=(const Singleton&);
};
// Определяем указатель
static Singleton Singleton* Singleton::inst_ = NULL;
Singleton* Singleton::getInstance() {
if (inst_ == NULL) {
inst_ = new Singleton();
}
return(inst_);
}
int main() {
Singleton* p1 = Singleton::getInstance();
p1->setValue(10);
Singleton* p2 = Singleton::getInstance();
cout << "Value = " << p2->getValue() << '\n';
}
Существует множество ситуаций, когда требуется, чтобы у класса существовал только один экземпляр. Для этой цели служит шаблон Singleton. Выполнив несколько простых действий, можно реализовать singleton-класс в С++.
Когда принимается решение, что требуется только один экземпляр чего-либо, то на ум сразу должно приходить ключевое слово static. Как было сказано в рецепте 8.5, переменная-член static — это такая, которая может иметь в памяти только один экземпляр. Для отслеживания единственного объекта singleton-класса используйте переменную-член static, как сделано в примере 8.9.
private:
static Singleton* inst_;
Чтобы клиентский код ничего про нее не знал, сделайте ее private. Убедитесь, что в файле реализации она проинициализирована значением NULL.
Singleton* Singleton::inst_ = NULL;
Чтобы запретить клиентам создавать экземпляры этого класса, сделайте конструкторы private, особенно конструктор по умолчанию.
private:
Singleton() {}
Таким образом, если кто-то попробует создать в куче или стеке новый singleton-класс, то он получит дружественную ошибку компилятора.
Теперь, когда статическая переменная для хранения единственного объекта Singleton создана, создание объектов Singleton ограничено с помощью ограничения конструкторов; все, что осталось сделать, — это предоставить клиентам способ доступа к единственному экземпляру объекта Singleton. Это делается с помощью статической функции-члена.
Singleton* Singleton::getInstance() {
if (inst_ == NULL) {
inst_ = new Singleton();
}
return(inst_);
}
Посмотрите, как это работает. Если указатель static Singleton равен NULL, создается объект. Если он уже был создан, то возвращается его адрес. Клиенты могут получить доступ к экземпляру Singleton, вызвав его статический метод.
Singleton* p1 = Singleton::getInstance();
И если вы не хотите, чтобы клиенты работали с указателями, то можно возвращать ссылку.
Singleton& Singleton::getInstance() {
if (inst_ == NULL) {
inst_ = new Singleton();
}
return(*inst_);
}
Важно здесь то, что в обоих случаях клиентам запрещено создавать экземпляры объекта Singleton, и создается единый интерфейс, который предоставляет доступ к единственному экземпляру.
Рецепт 8.3.
8.10. Создание интерфейса с помощью абстрактного базового класса