《Effective C++》第3章资源管理（1）-读书笔记

章节回顾：

内存只是你必须管理的众多资源之一。其他常见的资源还包括文件描述器（file descriptors）、互斥锁（mutex locks）、图形界面中的字型和笔刷、以及网络sockets。无论哪一种资源，重要的是当你不再使用它时，将它还给系统。

条款13：以对象管理资源

下面有一个Investment继承体系：

class Investment { ... };

Investment是root class，获得Investment体系的对象是通过工厂函数：

Investment* createInvestment(); //返回指针指向Investment继承体系动态分配对象

显然，createInvestment的调用者使用后，有责任删除返回的指针，以释放对象。假设函数f()负责这个行为：

void f()
{
    Investment *pInv = createInvestment();
...
    delete pInv;
}

但至少存在几种情况使得f()无法删除createInvestment对象：

（1）…区域有一个过早的return语句，导致delete没执行。

（2）…区域抛出异常，控制流不会转向delete。

当delete时，我们泄露的不只是内含Investment对象的那块内存，还包括其所保存的任何资源。

为确保createInvestment()返回的资源总是被释放，我们需要将资源放进对象内，当控制流离开f()时，该对象的析构函数会自动释放那些资源。标准库提供的auto_ptr是个“类指针对象”，即智能指针，其析构函数自动对其所指对象调用delete。

下面是f()的修正版：

void f()
{
    std::auto_ptr<Investment> pInv(createInvestment());            //由auto_ptr的析构函数自动删除pInv
    ...
}

f()说明了以对象管理资源的两个重要方面：

（1）获得资源后立刻放进管理对象内。

以资源管理对象的观念常被称为“资源取得时机便是初始化时机”（Resource Acquisition Is Initialization, RAII）。每一笔资源在获得的同时立刻被放进管理对象中。

（2）管理对象运用析构函数确保资源被释放。

无论控制流如何离开f()，一旦对象离开作用域（对象被销毁），其析构函数被调用，资源被释放。

注意：由于auto_ptr被销毁时会自动删除它所指之物，所以别让多个auto_ptr同时指向某一对象。为了预防这个问题auto_ptr有一个很好的性质：若通过copy构造函数或copy assignment操作符复制它们，它们会变成null，而复制所得的指针将取得资源的唯一权。

std::auto_ptr<Investment> pInv1(createInvestment());
std::auto_ptr<Investment> pInv2(pInv1);            //pInv2指向对象,pInv1被设为null
pInv1 = pInv2;                                    //pInv1指向对象,pInv2被设为null

正是因为auto_ptr对象具备“非正常”的拷贝性质，所以不能用于STL容器的元素等。

auto_ptr的替代方案是：引用计数型智能指针（reference-counting smart pointer (RCSP)）。RCSP能够追踪共有多少对象指向某种资源，并在无人指向它时自动删除该资源。RCSP提供的行为类似垃圾回收，不同的是它无法打破环状引用，例如，两个其实已经没被使用的对象彼此互指，好像对象还处于“被使用”状态。

TR1的tr1::shared_ptr就是一个RCSP，f()的新写法：

void f()
{
    std::tr1::shared_ptr<Investment> pInv(createInvestment());
...
}

f()的新版本与使用auto_ptr几乎相同，但拷贝行为正常了：

void f()
{
    ...
    std::tr1::shared_ptr<Investment> pInv1(createInvestment());
    std::tr1::shared_ptr<Investment> pInv2(pInv1);            //pInv1和pInv2指向同一对象
    pInv1 = pInv2;                                            //pInv1和pInv2指向同一对象
    ...
}

因为shared_ptr的复制行为是正常的，所以可用于STL容器以及其他auto_ptr非正常复制行为并不适用的情况。

特别注意：auto_ptr和shared_ptr两者都在析构函数内做delete而不是delete[]。所以下面的操作是非常错误的：

std::auto_ptr<std::string> aps(new std::string[10]);
std::tr1::shared_ptr<int> spi(new int[1024]);

之所以没有特别针对C++动态分配数组而设计的类似auto_ptr或tr1::shared_ptr是因为vector和string总是可以取代动态数组，这是你的第一选择。

请记住：

（1）为防止资源泄露，请使用RAII对象，它们在构造函数中获得资源并在析构函数中释放资源。

（2）两个常被使用的RAII class分别是：tr1::shared_ptr和auto_ptr。前者是最好的选择，因为其copy行为比较正常。auto_ptr的copy会使被复制物指向null。

条款14：在资源管理类中小心copying行为

并非所有资源都是heap-based的，对这种资源auto_ptr和tr1::shared_ptr这样的智能指针往往不适用。举例如下:

有两个函数用来处理Mutex互斥器对象：

void lock(Mutex *pm);            //锁定pm指向的互斥器
void unlock(Mutex *pm);            //解锁

为确保不会忘记解锁，可以建立一个class管理锁，这个class基本结构由RAII支配，即“资源在构造期间获得，在析构期间释放”。

class Lock
{
public:
    explicit Lock(Mutex *pm) : mutexPtr(pm)
    {
        lock(mutexPtr);
    }
    ~Lock()
    {
        unlock(mutexPtr);
    }
private: 
    Mutex *mutexPtr;
};

客户是这样使用的：

Mutex m;                    //定义所需的互斥器
{
...
    Lock ml(&m);           //锁定互斥器
...
}                            //自动解锁

这样使用是可以的。但如果发生copy的情况呢？即当一个RAII对象被复制，会发生什么事情？

Lock ml1(&m);
Lock ml2(ml1);

有四种可能：

（1）禁止复制。

许多时候允许RAII对象被复制并不合理。

（2）对底层资源使用“引用计数法”。

有时候我们希望保存资源，直到它的最后一个使用者被销毁。tr1::shared_ptr便是如此处理。

注意：tr1::shared_ptr的缺省行为是当引用次数为0时删除其所指物，我们想要的是释放锁，而不是删除。我们可以指定“删除器”，这是一个函数，当引用次数为0时会被调用。auto_ptr无此性质，它总是删除它的指针。

更改后的版本是：

class Lock
{
public:
    explicit Lock(Mutex *pm) : mutexPtr(pm, unlock)        //unlock为删除器
    {
        lock(mutexPtr.get());
    }
private: 
    std::tr1::shared_ptr<Mutex> mutexPtr;            //使用shared_ptr替换raw_pointer
};

注意：这个lock class不需要析构函数了，因为编译器会自动调用mutexPtr的析构函数，当引用计数为0时，自动调用删除器。

（3）复制底部资源

可以针对一份资源拥有任意数量的副本。这是的复制是深拷贝。

（4）转移底部资源的拥有权

你可能希望永远只有一个RAII对象指向一个raw recource，即使RAII对象被复制。这是资源的拥有权会从被复制物转移到目标物。auto_ptr便是如此。

注意：copying函数（包括copy构造函数和copy assignment操作符）有可能被编译器创造出来，因此除非编译器版本做了你想做的事，否则你要自己编写它们。

请记住：

（1）复制RAII对象必须一并复制它所管理的资源，所以资源的copying行为决定RAII对象的copying行为。

（2）普遍常见的RAII class copying行为是：禁止copying、使用引用计数。其他行为也可能被实现。

posted @ 2015-04-22 12:49 QingLiXueShi 阅读(847) 评论(0) 编辑收藏举报

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