11.什么是单例模式？
1.确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取这个实例。
2.什么时候使用单例
核心思想：系统只需要1个实例，如日志打印，
3.在单例模式下，怎么防止在堆上创建多个对象？
回答模板：
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构造函数私有化：阻止外部直接
new对象 -
禁用拷贝和移动构造：防止通过已有对象复制
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删除
operator new：阻止通过new表达式在堆上分配 -
删除
placement new：防止在已有内存上重新构造
| 防御措施 | 防止的操作 | 代码实现 |
|---|---|---|
| 私有构造函数 | new Singleton() |
private: Singleton(){} |
| delete 拷贝构造 | Singleton s2 = s1 |
Singleton(const Singleton&)=delete |
| delete operator new | new Singleton() |
void* operator new(std::size_t)=delete |
| delete placement new | new(buffer) Singleton() |
void* operator new(std::size_t, void*)=delete |
1.私有化构造函数
class Singleton {
private:// 私有构造函数 - 阻止外部直接 newSingleton() {}// 禁止拷贝和赋值Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;public:static Singleton& getInstance() {static Singleton instance;return instance;}
};// ❌ 以下都无法通过编译
Singleton* s1 = new Singleton(); // 错误：构造函数是私有的
Singleton s2; // 错误：构造函数是私有的
Singleton s3 = *s1; // 错误：拷贝构造函数被删除以上属于普通防御，但这还不够！ 面试官可能追问："如果用户用 placement new 在已有内存上构造呢？"
// 重载 placement new，但标记为删除static void* operator new(std::size_t size) = delete;static void* operator new(std::size_t size, void* ptr) = delete;简述完整防止在堆上创建多个对象的方案？
class Singleton {
private:// 1. 私有化构造函数和析构函数Singleton() { std::cout << "Singleton created" << std::endl;}~Singleton() {std::cout << "Singleton destroyed" << std::endl;}// 2. 禁止拷贝和移动Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;Singleton(Singleton&&) = delete;Singleton& operator=(Singleton&&) = delete;// 3. 禁止在堆上分配 - 重载 operator newstatic void* operator new(std::size_t size) = delete;static void operator delete(void* ptr) = delete;// 4. 禁止 placement newstatic void* operator new(std::size_t size, void* ptr) = delete;public:// 唯一获取实例的方法static Singleton& getInstance() {static Singleton instance;return instance;}// 如果需要，提供一个方法来安全销毁（通常不需要）static void destroy() {// 注意：不能直接 delete this// Meyers Singleton 会在程序结束时自动析构}void doSomething() {std::cout << "Doing something at address: " << this << std::endl;}
};// 测试
int main() {// ✅ 正确用法Singleton& s1 = Singleton::getInstance();Singleton& s2 = Singleton::getInstance();s1.doSomething();// ❌ 以下所有操作都无法编译// Singleton s3; // 构造函数私有// Singleton* s4 = new Singleton(); // operator new 被删除// Singleton s5 = s1; // 拷贝构造被删除// Singleton* s6 = new(&s1) Singleton(); // placement new 被删除std::cout << "Same instance? " << (&s1 == &s2) << std::endl; // truereturn 0;
}最后可能会问，如果用户malloc分配内存然后强制转换呢？
// 理论上可以绕过，但会导致未定义行为
void* mem = malloc(sizeof(Singleton));
Singleton* evil = reinterpret_cast<Singleton*>(mem); // ❌ 危险！
// 构造函数没有被调用，对象状态无效无法完全防止恶意绕过，但这不是常规用法，C++ 的类型系统已经足够安全。如果真的需要防止，可以在构造函数中检查是否已有实例：