Wie erstelle ich ein Singleton in C?

Was ist der beste Weg, um ein Singleton in C zu erstellen? Eine parallele Lösung wäre schön.

Mir ist bewusst, dass C nicht die erste Sprache ist, die Sie für einen Singleton verwenden würden.

Erstens ist C nicht für die OO-Programmierung geeignet. Du würdest den ganzen Weg kämpfen, wenn du das tust. Zweitens sind Singletons nur statische Variablen mit einer gewissen Kapselung. Sie können also eine statische globale Variable verwenden. Globale Variablen sind jedoch typischerweise mit viel zu vielen Übeln verbunden. Sie könnten ansonsten eine lokale statische Funktionsvariable wie folgt verwenden:

 int *SingletonInt() {
     static int instance = 42;
     return &instance;
 }

oder ein intelligenteres Makro:

#define SINGLETON(t, inst, init) t* Singleton_##t() { \
                 static t inst = init;               \
                 return &inst;                       \
                }

#include <stdio.h>  

/* actual definition */
SINGLETON(float, finst, 4.2);

int main() {
    printf("%f\n", *(Singleton_float()));
    return 0;
}

Und denken Sie schließlich daran, dass Singletons meistens missbraucht werden. Es ist schwierig, sie richtig hinzubekommen, besonders in Umgebungen mit mehreren Threads …

Das müssen Sie nicht. C verfügt bereits über globale Variablen, sodass Sie keine Problemumgehung benötigen, um sie zu simulieren.

Es ist so ziemlich dasselbe wie die C++-Version. Haben Sie einfach eine Funktion, die einen Instanzzeiger zurückgibt. Es kann eine statische Variable innerhalb der Funktion sein. Umschließen Sie den Funktionsrumpf je nach Plattform mit einem kritischen Abschnitt oder einem pthread-Mutex.

#include <stdlib.h>

struct A
{
    int a;
    int b;
};

struct A* getObject()
{
    static struct A *instance = NULL;

    // do lock here
    if(instance == NULL)
    {
        instance = malloc(sizeof(*instance));
        instance->a = 1;
        instance->b = 2;
    }
    // do unlock

    return instance;
};

Beachten Sie, dass Sie auch eine Funktion benötigen, um den Singleton freizugeben. Vor allem, wenn es Systemressourcen greift, die beim Beenden des Prozesses nicht automatisch freigegeben werden.

BEARBEITEN: Meine Antwort geht davon aus, dass das Singleton, das Sie erstellen, etwas komplex ist und einen mehrstufigen Erstellungsprozess hat. Wenn es sich nur um statische Daten handelt, wählen Sie eine globale, wie andere vorgeschlagen haben.

Ein Singleton in C wird sehr seltsam sein. . . Ich habe noch nie ein Beispiel für “objektorientiertes C” gesehen, das besonders elegant aussah. Ziehen Sie nach Möglichkeit die Verwendung von C++ in Betracht. Mit C++ können Sie auswählen, welche Funktionen Sie verwenden möchten, und viele Leute verwenden es einfach als “besseres C”.

Unten sehen Sie ein ziemlich typisches Muster für eine einmalige Initialisierung ohne Sperre. Der InterlockCompareExchangePtr tauscht den neuen Wert atomar aus, wenn der vorherige null ist. Dies schützt, wenn mehrere Threads gleichzeitig versuchen, den Singleton zu erstellen, nur einer gewinnt. Die anderen löschen ihr neu erstelltes Objekt.

MyObj* g_singleton; // MyObj is some struct.

MyObj* GetMyObj()
{
    MyObj* singleton;
    if (g_singleton == NULL)
    {
        singleton = CreateNewObj();

        // Only swap if the existing value is null.  If not on Windows,
        // use whatever compare and swap your platform provides.
        if (InterlockCompareExchangePtr(&g_singleton, singleton, NULL) != NULL)
        {
              DeleteObj(singleton);
        }
    }

    return g_singleton;
}

DoSomethingWithSingleton(GetMyObj());

Hier ist eine andere Perspektive: Jede Datei in einem C-Programm ist effektiv eine Singleton-Klasse, die zur Laufzeit automatisch instanziiert wird und nicht abgeleitet werden kann.

• Globale statische Variablen sind Ihre privaten Klassenmitglieder.
• Globale nicht statische sind öffentlich (deklarieren Sie sie einfach mit extern in irgendeiner Header-Datei).
• Statische Funktionen sind private Methoden
• Nicht statische Funktionen sind die öffentlichen.

Geben Sie allem ein richtiges Präfix und jetzt können Sie verwenden my_singleton_method() anstelle my_singleton.method().

Wenn Ihr Singleton komplex ist, können Sie a schreiben generate_singleton() -Methode, um sie vor der Verwendung zu initialisieren, aber dann müssen Sie sicherstellen, dass alle anderen öffentlichen Methoden prüfen, ob sie aufgerufen wurde, und einen Fehler ausgeben, wenn dies nicht der Fall ist.

Ich denke, diese Lösung könnte die einfachste und beste für die meisten Anwendungsfälle sein …

In diesem Beispiel erstelle ich eine globale Dispatch-Warteschlange mit einer einzelnen Instanz, was Sie beispielsweise auf jeden Fall tun würden, wenn Sie Dispatch-Quellereignisse von mehreren Objekten verfolgen würden. In diesem Fall könnte jedes Objekt, das die Warteschlange auf Ereignisse überwacht, benachrichtigt werden, wenn eine neue Aufgabe zur Warteschlange hinzugefügt wird. Sobald die globale Warteschlange eingerichtet ist (via queue_ref()), es kann mit dem verwiesen werden queue Variable in jeder Datei, in der die Header-Datei enthalten ist (Beispiele sind unten angegeben).

In einer meiner Implementierungen habe ich angerufen queue_ref() in AppDelegate.m (main.c würde auch funktionieren). Dieser Weg, queue wird initialisiert, bevor irgendein anderes aufrufendes Objekt versucht, darauf zuzugreifen. Bei den restlichen Objekten habe ich einfach angerufen queue. Das Zurückgeben eines Werts aus einer Variablen ist viel schneller als das Aufrufen einer Funktion und das anschließende Überprüfen des Werts der Variablen vor der Rückgabe.

In GlobalQueue.h:

#ifndef GlobalQueue_h
#define GlobalQueue_h

#include <stdio.h>
#include <dispatch/dispatch.h>

extern dispatch_queue_t queue;

extern dispatch_queue_t queue_ref(void);

#endif /* GlobalQueue_h */

In GlobalQueue.c:

#include "GlobalQueue.h"

dispatch_queue_t queue;

dispatch_queue_t queue_ref(void) {
    if (!queue) {
        queue = dispatch_queue_create_with_target("GlobalDispatchQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL, dispatch_get_main_queue());
    }
    
    return queue;
}

Benutzen:

1. #include "GlobalQueue.h" in jeder Objective-C- oder C-Implementierungsquelldatei.
2. Anruf queue_ref() um die Dispatch-Warteschlange zu verwenden. Einmal queue_ref() aufgerufen wurde, kann die Warteschlange über die genutzt werden queue Variable in allen Quelldateien

Beispiele:

Aufruf von queue_ref():

dispatch_queue_t serial_queue_with_queue_target = dispatch_queue_create_with_target("serial_queue_with_queue_target", DISPATCH_QUEUE_SERIAL, **queue_ref()**);

Anrufwarteschlange:

dispatch_queue_t serial_queue_with_queue_target = dispatch_queue_create_with_target("serial_queue_with_queue_target", DISPATCH_QUEUE_SERIAL, **queue**));]  

Mach einfach

void * getSingleTon() {
    static Class object = (Class *)malloc( sizeof( Class ) );
    return &object;
}

was auch in einer gleichzeitigen Umgebung funktioniert.