如何使用shared_ptr实现带私有析构函数的C++单例？

错误原因 #

你遇到的编译错误本质是：std::shared_ptr的默认删除器无法访问Singleton2的私有析构函数。当shared_ptr销毁托管对象时，会调用标准库提供的std::default_delete<T>，而这个删除器的代码不属于你的类作用域，因此没有权限调用私有析构函数。

你的unique_ptr版本能正常工作，大概率是因为其删除器的调用上下文处于类的作用域内，或是你已经为它配置了可访问私有析构的自定义删除器。

可行解决方案 #

方案1：自定义内部删除器 #

在单例类内部定义删除器结构体，利用内部类天然的访问权限调用私有析构：

#include <memory>

class Singleton2 {
private:
    Singleton2() = default;
    ~Singleton2() = default;

    // 内部删除器，可直接访问私有成员
    struct Deleter {
        void operator()(Singleton2* ptr) const {
            delete ptr;
        }
    };

public:
    static std::shared_ptr<Singleton2> getInstance() {
        static std::shared_ptr<Singleton2> instance(new Singleton2(), Deleter());
        return instance;
    }

    // 禁止拷贝、移动操作
    Singleton2(const Singleton2&) = delete;
    Singleton2& operator=(const Singleton2&) = delete;
    Singleton2(Singleton2&&) = delete;
    Singleton2& operator=(Singleton2&&) = delete;
};

方案2：将默认删除器设为友元 #

直接授权std::default_delete<Singleton2>访问私有析构，让shared_ptr可以使用默认删除器：

#include <memory>

class Singleton2 {
private:
    Singleton2() = default;
    ~Singleton2() = default;

    // 让标准库默认删除器有权访问私有析构
    friend std::default_delete<Singleton2>;

public:
    static std::shared_ptr<Singleton2> getInstance() {
        static std::shared_ptr<Singleton2> instance(new Singleton2());
        return instance;
    }

    // 禁止拷贝、移动操作
    Singleton2(const Singleton2&) = delete;
    Singleton2& operator=(const Singleton2&) = delete;
    Singleton2(Singleton2&&) = delete;
    Singleton2& operator=(Singleton2&&) = delete;
};

方案3：静态局部对象+空删除器 #

如果不需要动态分配内存，可使用静态局部对象，配合空删除器避免shared_ptr误删（静态对象会在程序结束时自动销毁）：

#include <memory>

class Singleton2 {
private:
    Singleton2() = default;
    ~Singleton2() = default;

public:
    static std::shared_ptr<Singleton2> getInstance() {
        // C++11及以后，静态局部对象初始化线程安全
        static Singleton2 instance;
        // 空删除器：告诉shared_ptr无需销毁对象
        static std::shared_ptr<Singleton2> ptr(&instance, [](Singleton2*){});
        return ptr;
    }

    // 禁止拷贝、移动操作
    Singleton2(const Singleton2&) = delete;
    Singleton2& operator=(const Singleton2&) = delete;
    Singleton2(Singleton2&&) = delete;
    Singleton2& operator=(Singleton2&&) = delete;
};

各方案对比 #

• 方案1：自定义删除器逻辑独立，不依赖标准库细节，适合需要自定义销毁逻辑的场景。
• 方案2：代码最简洁，直接利用友元授权，适合常规单例场景。
• 方案3：无动态分配开销，性能最优，适合对内存分配敏感的场景，但需注意静态对象的生命周期管理。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者StarvingDays