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static Singleton* getInstance() {
if(nullptr == _pInstance) {
_pInstance = new Singleton();
return _pInstance;
private:
// 构造函数和析构函数私有化
Singleton();
~Singleton();
// 禁掉拷贝构造、拷贝赋值、移动构造、移动赋值
Singleton(const Singleton &) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
Singleton(Singleton &&) = delete;
Singleton& operator=(Singleton &&) = delete;
private:
// 静态成员：静态成员函数只能访问静态成员
static Singleton* _pInstance;
// 静态成员需要初始化
Singleton* Singleton::_instance = nullptr;
// 线程安全，双重检测：double check
if (nullptr == _pInstance) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(_mutex);
if (nullptr == _pInstance) {
// 问题：多线程环境下，cpu reorder
_pInstance = new Singleton();
// 注册回调函数，进程结束后，调用销毁函数
atexit(Singleton::Destructor);
return _pInstance;
private:
Singleton();
~Singleton();
Singleton(const Singleton &) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
Singleton(Singleton &&) = delete;
Singleton& operator=(Singleton &&) = delete;
// 注册销毁函数为atexit的回调函数，用于在进程结束后释放堆空间
static void Destructor() {
if (nullptr != _instance) {
delete _instance;
_instance = nullptr;
private:
static Singleton* _pInstance;
Singleton* Singleton::_instance = nullptr;
问题：new 操作符指令重排
C++ 98 表达单线程语义。而在多核多线程的情况下，若 cpu 指令重排，例如：对于 new 运算符的指令执行：分配内存、调用构造函数、返回指针。若发生 cpu 指令重排，会优化为分配内存、返回指针，却还没有调用构造函数初始化数据。此时，若有其他线程访问，可能造成程序的崩溃。
实现 3：原子变量 + 懒汉模式
C++ 11：多线程语义，cpu 指令重排，提供同步原语：原子变量、内存屏障等
原子变量解决
原子性问题
可见性问题：load 可以看见其他线程最新操作的数据， store 修改数据让其他线程可见
执行序问题：
memory_order_acuire
不能重排指令，
memory_order_release
松散指令，可以重排指令。
内存屏障（内存栅栏）解决
可见性问题
执行序问题
使用原子变量解决原子性、可见性、执行序
public:
static Singleton * GetInstance() {
Singleton* tmp = _instance.load(std::memory_order_acquire);
if (tmp == nullptr) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(_mutex);
tmp = _instance.load(std::memory_order_acquire);
if (tmp == nullptr) {
tmp = new Singleton;
_instance.store(tmp, memory_order_release);
atexit(Destructor);
return tmp;
static std::atomic<Singleton*> _instance;
static std::mutex _mutex;
std::atomic<Singleton*> Singleton::_instance; // 静态成员需要初始化
std::mutex Singleton::_mutex; // 互斥锁初始化
改进：若构造函数中存在其他原子性操作，则可以使用松散的指令执行方式，提升运行速度。使用内存屏障，避免 tmp 指针在 new 操作未执行完就返回给用户。
原子变量解决：原子性、可见性
内存栅栏解决：执行序
public:
static Singleton * GetInstance() {
Singleton* tmp = _instance.load(std::memory_order_relaxed);
// 获取内存屏障
std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);
if (tmp == nullptr) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(_mutex);
tmp = _instance.load(std::memory_order_relaxed);
if (tmp == nullptr) {
tmp = new Singleton;
// 释放内存屏障
std::atomic_thread_fence(std::memory_order_release);
_instance.store(tmp, std::memory_order_relaxed);
atexit(Destructor);
return tmp;
static std::atomic<Singleton*> _instance;
static std::mutex _mutex;
std::atomic<Singleton*> Singleton::_instance; // 静态成员需要初始化
std::mutex Singleton::_mutex; // 互斥锁初始化
static Singleton* Singleton::getInstance() {
if(nullptr == _pInstance) {
_pInstance = new Singleton();
atexit(Singleton::Destructor);
return _pInstance;
// 全局初始化，使其在进程创建之前就不为空，防止子进程创建对象
Singleton* Singleton::_instance = getInstance();
问题：无论是否需要该类实例，都必须提前创建。
* 实现5：magic static
源自：C++ effective，C++ 11 magic static 特性，参考官方文档：
静态局部变量 static / thread local
，推荐使用。
静态局部变量在初始化的时候，并发线程同时进入声明语句，并发线程会阻塞等待其初始化结束。线程安全。
静态局部变量首次经过它的声明才会被初始化，在其后所有的调用中，声明都会被跳过。
因此，使用定义在栈上的局部静态变量保存单例对象，具备所有优点：
系统自动调用析构函数，回收内存
没有 new 操作带来的 cpu reorder 操作
~Singleton();
Singleton(const Singleton &) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
Singleton(Singleton &&) = delete;
Singleton& operator=(Singleton &&) = delete;
