在 C 11 中，使用原子操作的无锁单例是比使用互斥体更好的方法吗？

在 C 11 中实现多线程单例

随着 C 11 多线程功能的出现，使用互斥体实现单例的传统方法可能不再适用出于性能原因，不再需要。

具有原子操作的无锁单例

创建不带互斥锁的单例的一种方法是通过原子操作。使用原子 bool 变量和 std::atomic_compare_exchange_strong() 函数，您可以实现以下解决方案：

<code class="cpp">public class Singleton {
    private static atomic<int> flag = 0;
    private static string name;

    public static bool initialized() {
        return (flag == 2);
    }

    public static bool initialize(string name_) {
        if (flag == 2) {
            return false; // Already initialized
        }
        int exp = 0, desr = 1;
        bool willInitialize = std::atomic_compare_exchange_strong(&flag, &exp, desr);

        if (!willInitialize) {
            return false; // Another thread CASed before us
        }
        initialize_impl(name_);
        assert(flag == 1);
        flag = 2;
        return true;
    }

    private static void initialize_impl(string name) {
        name = name;
    }
}</code>

C 11 线程安全初始化

C 11引入了线程安全的静态初始化，无需手动锁定。并发执行等待静态局部变量被初始化，允许以下简化实现：

<code class="cpp">static Singleton& get() {
  static Singleton instance;
  return instance;
}</code>

Singleton 的替代品

需要注意的是，虽然这些解决方案尽管提供多线程安全的单例实现，单例模式本身并不总是最佳的设计选择。考虑替代方案，例如将对象作为函数参数传递、使用依赖注入或采用状态模式。

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