C++怎么实现单例模式日志输出

一、单例模式简单介绍

1.1 基础介绍

单例模式只保证一个程序内只有一个实例存在，并提供全局访问点来访问该实例，其实就是单例模式的类对象只允许存在一个，它和多线程思想恰恰相反，为的是保证操作资源的安全。比如日志系统需要记载时间的，如果多线程会搞得很乱。

实现单例模式的关键是构造函数需要被设为私有，以防止外部代码创建多个实例。同时，需要提供一个静态方法来获取实例，这个方法会检查是否已经有一个实例存在，如果存在就返回这个实例，否则就创建一个新的实例并返回。

下面是一个简单的 C++ 单例模式示例代码：

class Singleton {
public:
  static Singleton* GetInstance() {
    if (instance_ == nullptr) {
      instance_ = new Singleton();
    }
    return instance_;
  }
 
  void DoSomething() {
    // ...
  }
 
private:
  Singleton() {
    // ...
  }
 
  static Singleton* instance_;
};
 
Singleton* Singleton::instance_ = nullptr;

1.2 单例模式使用场景

1.配置管理器：在一个应用程序中，配置信息可能需要在多个地方被访问，而且这些配置信息通常是只读的。使用单例模式可以保证配置信息只被加载一次，同时提供一个全局访问点来访问配置信息。

2.日志记录器：在一个应用程序中，日志信息可能需要在多个地方被记录，而且记录器通常是只有一个的。使用单例模式可以保证只有一个日志记录器被创建，并且提供一个全局访问点来记录日志信息。

3.数据库连接池：在一个应用程序中，需要连接数据库的地方可能很多，而且数据库连接通常是有限的资源。使用单例模式可以实现数据库连接池，保证连接只被创建一次，并且提供一个全局访问点来获取连接。

4.计数器：在一个应用程序中，可能需要对某个事件或操作进行计数统计，而且这些计数器通常是只有一个的。使用单例模式可以保证计数器只被创建一次，并且提供一个全局访问点来进行计数。

5.缓存管理器：在一个应用程序中，需要对某些数据进行缓存，而且缓存数据的容量通常是有限的。使用单例模式可以实现缓存管理器，保证缓存只被创建一次，并且提供一个全局访问点来访问缓存数据。

二、单例模式实现日志记录（Singleton Logger）

#include 
#include 
#include 
#include 
 
using namespace std;
 
class Logger {
private:
    static Logger* instance;
    ofstream logFile;
 
    Logger() {
        string filename = "log.txt";
        logFile.open(filename.c_str(), ios::out | ios::app);
    }
 
public:
    static Logger* getInstance() {
        if (instance == NULL) {
            instance = new Logger();
        }
        return instance;
    }
 
    void log(string message) {
        time_t now = time(0);
        char* dt = ctime(&now);
        logFile << dt << ": " << message << endl;
    }
};
 
Logger* Logger::instance = NULL;
 
int main() {
    Logger* logger = Logger::getInstance();
    logger->log("Hello World!");
    return 0;
}

在上述代码中，Logger类具有私有的构造函数和一个私有的静态成员变量instance。getInstance()函数是一个公有的静态成员函数，它返回Logger类的唯一实例。如果实例不存在，则创建一个新的实例。log()函数用于向日志文件写入消息。

在main函数中，我们首先获取Logger实例，然后调用log()函数记录日志。由于Logger类是单例模式，因此在程序运行期间只会有一个Logger实例存在，因此多次调用log()函数将在同一个文件中记录日志。

请注意，由于单例模式在多线程环境下可能存在问题，因此需要进行线程安全的处理。在本例中，我们忽略了线程安全问题，仅提供了单线程环境下的实现。