Ejemplo: Implementacion del Patron Singleton en C++

Buenas! Si, después de casi dos años de inactividad, volví para mostrar la implementación de un patrón Singleton en C++.

Como sabemos, una clase que implementa este patrón, tiene una característica muy importante: no puede crearse mas que una instancia (objeto) de esa clase. Pero claro, esta caracteristica es relevante o toma importancia en algunos casos. Personalmente, donde mas utilizo este patron es cuando creo "fabricas", es decir, utilizo el patron Factory para con alguna finalidad. El patron Factory lo dejo para otro momento, y es igual de interesante y util que el Singleton pero ahora no viene al caso.

Entonces, lo importante que debemos tener en cuenta, es que sin importar cuantos objetos queramos crear, solo estaremos creando una y solo una instancia de esta clase. Si por ejemplo creamos 5 variables de una clase llamada MiClase e instanciamos dichas variables, todas las variables corresponderán a la misma instancia. Es decir, sera indistinto utilizar una u otra de estas variables para acceder a los métodos y atributos del objeto.

Pero este patron tiene dos puntos que hay que tener en cuenta:

Punto 1. No puede inicializarse "manualmente".
Es decir, no podemos hacer la asignación con new:

MiClase ObjetoA = new MiClase();

Es imposible! Y por que? Porque el constructor debe ser privado. De esta forma nos aseguramos que no se pueda andar creando instancias libre y salvajemente por ahí. Bueno, si no se pueden crear instancias... cómo hacemos para exista esa famosa única instancia?

Punto 2. Alguien debe crear la instancia única.
Y si, nada es magia en esto de la programación. Quien puede crear la instancia? Bueno, pues la misma clase! Es decir, que de alguna manera, la clase debe crear una instancia de si misma y asegurarse que sea solo una. Esto lo haremos con un método que le llamaremos, por convención nomás: getInstance().

Es decir, que para obtener la unica instancia de una clase que implementa el patron Singleton, haremos algo asi:

MiClase ObjetoA = MiClase()::getInstance();

Súper fácil! Y ahora si, ObjetoA apunta directamente a la instancia única de la clase MiClase. Ahora veamos que se esconde detrás de todo esto, en términos de C++. Como toda clase de C++ tendremos los archivos .h y .cpp:

MiClase.h
En este archivo lo importante a tener en cuenta es:

• El constructor MiClase() es privado. No podrá usarse la palabra clave new.
• Tenemos un atributo estático llamado unica_instancia que es un puntero a la clase que lo contiene y que tambien es privado. No podra accederse desde fuera de un objeto.
• El método getInstance() es también estático! Claro, sino no podría accederse hasta tener un objeto de la clase, y justamente este el método que crea el primer (y único) objeto, con lo cual debe ser estático si o si.

class MiClase
{
private:
 MiClase(void);
 static MiClase* unica_instancia;
 
public:
 ~MiClase(void);
 
 static MiClase *getInstance()
 {
  if(unica_instancia == NULL)
   unica_instancia = new MiClase();
   
  return unica_instancia;  
 } 
};

MiClase.cpp
Acá lo importante es inicializar la variable estática unica_instancia. La inicializamos en NULL de forma que nos aseguremos que no se crea ningún objeto hasta que se llame por primera vez a getInstance().
Atención! El caso particular de C++ requiere que las variables estáticas sean definidas en el archivo .CPP y no en el .H. Caso contrario se obtiene un error de compilación.

#include "MiClase.h"

MiClase* MiClase::unica_instancia = NULL;

MiClase::MiClase(void)
{
}
MiClase::~MiClase(void)
{
}

Por ultimo, cabe explicar brevemente lo que hace el método getInstance(). Básicamente, crea una instancia de la clase solo en el caso de que no exista una (por eso el if). Luego devuelve la instancia creada o, sino creó porque ya existia, devuelve la existente. Asi es seguro que no tendremos mas de una instancia.
Saludos!