这是一个涉及到多个主题的问题，包括线程安全的读者-写者问题，单例模式，以及使用智能指针管理资源。以下是一个简化的示例代码，展示如何使用C++11的std::shared\_ptr和std::atomic来实现一个线程安全的单例对象池，并解决读者-写者问题。
#include <iostream>
#include <memory>
#include <mutex>
#include <atomic>
#include <list>
// 线程安全的对象池
template<typename T>
class ThreadSafeObjectPool {
private:
std::list<std::shared_ptr<T>> pool;
std::mutex mtx;
std::atomic<bool> is_writing;
ThreadSafeObjectPool(const ThreadSafeObjectPool&) = delete;
ThreadSafeObjectPool& operator=(const ThreadSafeObjectPool&) = delete;
static std::shared_ptr<ThreadSafeObjectPool<T>> instance;
protected:
ThreadSafeObjectPool() : is_writing(false) {}
public:
// 单例模式获取对象池实例
static std::shared_ptr<ThreadSafeObjectPool<T>> getInstance() {
if (!instance) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
if (!instance) {
instance.reset(new ThreadSafeObjectPool<T>());
}
}
return instance;
}
// 获取对象
std::shared_ptr<T> getObject() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
if (pool.empty()) {
// 如果没有可用对象，则创建一个新的对象
return std::make_shared<T>();
}
auto obj = pool.front();
pool.pop_front();
return obj;
}
// 归还对象
void returnObject(std::shared_ptr<T> obj) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
pool.push_back(obj);
}
// 写者请求访问
void writerRequest() {
while (is_writing.exchange(true)) {
// 循环等待，直到没有其他写者
}
}
// 写者完成访问
void writerComplete() {
is_writing.store(false);
}
};
// 注意：以下代码需要C++11及以上支持
int main() {
// 假设有一个需要线程安全的对象类型
class Object {
public:
Object() { std::cout << "Object created" << std::endl; }
~Object() { std::cout << "Object destroyed" << std::endl; }
};
// 获取对象池实例
auto pool = ThreadSafeObjectPool<Object>::getInstance();
// 获取对象
auto obj = pool->getObject();
// 使用对象...
// 归还对象
pool->returnObject(obj);
return 0;
}这个代码示例展示了如何使用std::atomic来避免读者-写者问题，以及如何使用std::shared\_ptr和std::list来创建一个线程安全的对象池。这个对象池可以在多线程环境中安全地获取和归还对象，而不会引发数据竞争或内存泄漏。