Written by Sangwan Kwon
on 

Meyer’s Singleton

Meyer’s Singleton

본 글에서는 C++에서 Singleton을 구현하는 방법 중 하나인 Meyer’s Singleton 기법에 대해 소개한다.

Scott Meyer에 의해 제안 된 것으로 function static object을 이용하여 간단하게 Singleton을 구현한다. 먼저 샘플 코드를 보면 아래이 상당히 심플하다.

Sample code

struct singleton_t
{
  static singleton_t &instance()
  {
    static singleton_t s;
    return s;
  } // instance
  singleton_t(const singleton_t &) = delete;
  singleton_t & operator = (const singleton_t &) = delete;

private:
  singleton_t() {}
  ~singleton_t() {}
}; // struct singleton_t

Meyer’s Singleton Features

- Simple code
- Lazy initialization
- Thread safety

How it works?

Meyer’s Singleton를 완전히 이해하려면 아래의 내용에 대해 답할 수 있어야 한다.

1. static variable은 thread-safe한가?
2. Destructor는 private절에 위치 할 수 있는가?

Thread-safed static variable

C++11부터는 static variable에 대해 thread-safe를 보장한다.
즉, C++03까지는 thread-safe하지 않았기에, lock과 같은 방법을 이용하여 Singleton을 구현하였다.

void foo()
{
	static bool isThreadSafe;
}

Reference

section 6.7 such a variable is initialized the first time control passes through its declaration; such a variable is considered initialized upon the completion of its initialization. […] If control enters the declaration concurrently while the variable is being initialized, the concurrent execution shall wait for completion of the initialization.

The implementation must not introduce any deadlock around execution of the initializer.

If control enters the declaration concurrently while the variable is being initialized, the concurrent execution shall wait for completion of the initialization.

Private Destructor

생성자가 private에 위치 할 수 있는지는, Singleton의 object의 scope에 따라 다르다.

Global scope

Singleton의 object가 global scope일 경우 public destuctor를 가져야만 한다. Global scope에선 public member에만 접근 가능하기 때문이다.

class A{
public:
	~A() = default;
	static A& instance() {
		return global;
	};
	static A global;
};

Class scope

Singleton object가 class scope일 경우 private destuctor를 가질 수 있다. 아래와 같이 class내에서 static function object로 선언 된 다면 lazy initialization가 적용되어, 함수 최초 호출 시에 초기화 되고 프로그램이 종료 될 때 소멸 된다. (프로그램이 종료 될때 class scope에서 destructor를 호출 할 수 있기 때문에 가능하다.)

class A{
public:
	static A& instance() {
		static A local;
		return local;
	};
private:
	~A() = default;
};

Effect

Private destructor를 활용 하면 Singleton object가 강제 ‘delete’되는 것을 방지 할 수 있다. (함수가 포인터를 리턴할 때)

A* a = A::instance();
delete a; // Error

Caution

Data members간에 thread safety문제가 있을 수 있는데, data members를 여러개 사용할 땐 더 알아보고 적용해야한다.

References