Singletonのテンプレートクラス化試作で出る参照エラーが解決出来ない

Question

C++の中でSTL、デザインパターンを勉強中でその一環としてSingletonをテンプレートクラス化して
使ってみる。と言う事をサイト等参考に試作してみたのですが以下のエラーが出ており
調べたりしているのですが解決できず苦慮しており教えて頂きたく思います。

エラー	LNK1120	1 件の未解決の外部参照	DEV_01	C:\MyFile\Sandbox\DEV_01\x64\Debug\DEV_01.exe	1	
エラー	LNK2019	未解決の外部シンボル "private: __cdecl SampleObject::SampleObject(void)" (??0SampleObject@@AEAA@XZ) が関数 "public: static class SampleObject * __cdecl Singleton<class SampleObject>::getSingletonPtr(void)" (?getSingletonPtr@?$Singleton@VSampleObject@@@@SAPEAVSampleObject@@XZ) で参照されました。	DEV_01	C:\MyFile\Sandbox\DEV_01\AppSystem.obj	1

【使用環境】
Windows10
VisualStudio2017
DXライブラリ

【サンプルのソースコード】

＜SampleSingleton.h＞

template <class _Ty>
class Singleton
//class Singleton final	// 派生クラスの定義禁止
{
public:
    typedef _Ty	InstanceType;

public:
/*
	static void create(){
		if (_pInstance == nullptr) {
			_pInstance = new InstanceType();
		}
	}
	static void destroy(){
		if (_pInstance != nullptr) {
			delete _pInstance;
			_pInstance = nullptr;
		}
	}
*/
	static InstanceType& getInstanceRef( void ){
		return *_pInstance;
	}
	static InstanceType* getInstancePtr( void ){
		return _pInstance;
	}
	static InstanceType* getSingletonPtr( void ){
		if ( !_pInstance ) { _pInstance = new InstanceType(); }
		return _pInstance;
	}

	// 生成済み？
	static bool isCreate() { return _pInstance != nullptr; };
	// 破棄済み？
	static bool isDestroy() { return _pInstance == nullptr; };

private:
	static InstanceType * _pInstance;		//!< 唯一のインスタンス

private:
	// 禁止
	Singleton() {}
	virtual ~Singleton() {}

	Singleton(const Singleton&);		/** コピーコンストラクタ（使用禁止） */
	Singleton& operator=(const Singleton&);	/** 代入演算子（使用禁止） */
};

template <class _Ty>
typename Singleton<_Ty>::InstanceType* Singleton<_Ty>::_pInstance = nullptr;

＜SampleObject.h＞

class SampleObject// : public Singleton<SampleObject >
{
	// SampleObjectのインスタンスを生成する時に、コンストラクタが呼べなかった為friend指定
	// シングルトンのテンプレート引数に自身を指定したものだけに生成をゆるす
	friend Singleton<SampleObject>;

public:
	int	 m_UseEnable;

private:
	// コンストラクタ部分をpublicにしてしまうと、SampleObject  container; でインスタンスつくれてしまう
	// 「そのクラスのインスタンスが1つしか生成されないことを保証することができる」
	// と言うのに反するのでprivateにする必要がある。
	SampleObject();			// 外部でのインスタンス作成は禁止
	virtual ~SampleObject();

};

inline SampleObject* createObject( void )
{
	return Singleton<SampleObject>::getSingletonPtr();
}

＜main.cpp＞
#include "SampleObject.h"
#include "DxLib.h"

using CSampleObject= Singleton<SampleObject>;

int WINAPI	WinMain( HINSTANCE	hInstance,
			           HINSTANCE	hPrevInstance,
				       LPSTR		lpCmdLine,
				       int		  nCmdShow )
{
　　// DXライブラリ関係の記述は省略
    auto result = Singleton<SampleObject>::getSingletonPtr();
    
　　// DXライブラリ関係の記述は省略
}

記載してあるコメントで間違っているのがあったり何書いてるのか不明な箇所等
あれば指摘して頂ければ。

Answer 1

こんにちは。

SampleObject();            // 外部でのインスタンス作成は禁止

デフォルト・コンストラクタを宣言していますが、実体の定義がないですよ。
getSingletonPtrから呼び出しているので必要です。

yumetodoさんのは default 指定して実体生成をコンパイラへ指示しているからエラーにならないのだと思います。

---

しかし、ご提示の実装は任意のクラスをシングルトン化するものですけど、そもそもシングルトンの考え方が「インスタンスを１つしか生成できないことを保証する」目的で使うので、これは意味がないように感じます。
class SampleObject : public Singleton<SampleObject>のようにしてCRTPを併用すると目的を果たすと思います。（boostでよく使われているパターンです。）

Comments

[yumetodo]

無意識レベルで=defaultを追加していたので気が付かなかった・・・。

[yumetodo]

というかそもそもシングルトンを目的としたCRTPを書いたことがないというか。

[Iwan]

回答ありがとうございます。
CRTPに関しては知識が乏しく具体的にどうソースを修正すれば良いのでしょうか？

[Iwan]

またyumetodoさんもこちらでコメントされてるのでこちらでコメントさせて頂きますが
public:
Singleton(const Singleton&) = delete; /** コピーコンストラクタ（使用禁止） */
Singleton(Singleton&&) = delete;
Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; /** 代入演算子（使用禁止） */
Singleton& operator=(Singleton&&) = delete;
の
Singleton(Singleton&&);
は何ですか？

[Chironian]

CRTPについてはリンク先の記事を参考にして頂けると、それなりに解説しています。
「2-3.例２：シングルトンの量産」です。

[yumetodo]

copy/move constructorとassgin operatorをdelete指定しています

[Iwan]

リンク先のCRTPサイトを参考にソースを修正しエラーは解消されました。
その中で分からない点がありまして
protected:
// コンストラクタをprotectedに定義する
Singleton()
{
std::cout << TYPENAME(tDerived) << "()\n";
}
と書いてあるのですがprotected:にする理由は何ですか？

[yumetodo]

試しにprivateにしてみればわかると思いますが、基底クラスのコンストラクタを呼べなくなってしまいますよね？

[Chironian]

Iwanさん
yumetodoさんのフォローの通りです。
明示的に書いてなくても派生クラスのコンストラクタは基底クラスのコンストラクタを必ず呼びますが、privateだと呼べません。
このようなケースでは派生先を限定したくないのでfriend指定もできません。
外部から使うことを想定しないのでpublicにするのはあまりよくないでしょう。
なのでprotectedです。

Answer 2

static InstanceType * _pInstance; //!< 唯一のインスタンス

これをC++17のinline変数にしてあげたほうがいいのと無駄にデストラクタを記述しない以外は特に問題ないと思うんですけどねぇ・・・。それで手元ではエラーないので

https://wandbox.org/permlink/109bKnmQQoD9iDPL