如何在C中实现单例对象？

Question

我需要

OBJECT

可供其他对象使用。要求是

OBJECT

不需要通过任何外部调用进行初始化。所以我从这样开始......

//  .h
struct My_Shared_Obj {
  bool is_happy;
  struct foo *foos;
};

typedef struct My_Shared_Obj *mysharedobj;

//  .c
static mysharedobj MSO = NULL;

mysharedobj __instance();
void __mso_do_something();

void __mso_do_something() {
  mysharedobj _mso = __instance();

  // now do something with struct members
}

mysharedobj *__instance() {
  if(MSO == NULL) {
    // initialize MSO
  }

  return MSO;
}


// we have an 'API' as follows
const struct MSO_API API = {
  .do_something = &__mso_do_something
};

1. 这是实现“自初始化”对象的最佳方法吗？ 参考行为似乎并未对
MSO
2. 进行更改，而仅针对函数的范围进行更改
此外，同一源代码中的某些功能只能通过 API 访问......例如：

static struct My_Shared_Obj *MSO = NULL;

/*
  This method makes an assumption that since it can ever only be called by an API function
  that the __instance() function has been invoked and that MSO will be a valid object.
*/
void __foo_add(foo *ptr) {
  // assume we have next incrementing somewhere
  MSO->foos[next] = *ptr;
}

void __mso_do_something() {
  struct My_Shared_Obj _mso = __instance();

  // hypothetical condition; assume we have a function that provides a foo for us...
  if (!_mso->is_happy) {
    __foo_add(get_a_foo());
    _mso->is_happy = true;
  }
}

我很难正确引用 

MSO

对象。上面的例子并不是故意的。这就是我所尝试过的（

已更改名称以保护无辜者

）。我已经尝试了一段时间，但没有得到我需要的结果。

Answer 1

我需要一个对象被其他对象使用。要求是对象不需要通过任何外部调用进行初始化。

如果所有成员的初始值都可以写成常量表达式

...然后只需使用初始化器声明对象本身：

static struct My_Shared_Obj the_object = { .is_happy = 1, .foos = NULL };

初始化就像在程序开始运行之前一样发生，因此没有函数可以看到未初始化的值。

在同一个翻译单元内，可以直接访问对象。 如果您想将其公开在 TU 之外，那么还提供一个外部函数来执行此操作：

struct My_Shared_Obj *get_mso(void) {
  return &the_object;
}

如果任何初始值需要运行时计算

...那么您需要通过一个函数来控制对该对象的所有访问，该函数首先测试是否对其进行初始化。 在这种情况下，使结构本身成为该函数的静态局部变量是有意义的，并且您可以提供另一个指定是否初始化的变量：

struct My_Shared_Obj *get_mso(void) {
    static struct My_Shared_Obj the_object;
    static _Bool is_initialized;

    if (!is_initialized) {

        // ... initialize the_object ...

        is_initialized = 1;
    }

    return &the_object;
}

在函数内部定义共享对象不会给它任何链接，因此即使同一 TU 中的其他函数也无法访问它，除非最终通过 

get_mso()

获取指向它的指针。