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如此肤浅

但行好事,莫问前程!

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条款13 以对象管理资源

如此肤浅
2022-05-17 / 0 评论 / 0 点赞 / 39 阅读 / 2,523 字 / 正在检测是否收录...
温馨提示:
本文最后更新于 2022-05-17,若内容或图片失效,请留言反馈。部分素材来自网络,若不小心影响到您的利益,请联系我们删除。

1. 为防止资源泄漏,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 RAlI classes 分别是 tr1::shared_ptr 和 auto_ptr。前者通常是较佳选择,因为其 copy 行为比较直观。若选择 auto_ptr,复制动作会使它(被复制物)指向null。
(注:资源取得时机便是初始化实际,Resource Acquisition Is Initialization;RAII)

所谓资源就是,一旦用了它,将来必须还给系统。C++程序中最常使用的资源就是动态分配内存(如果你分配内存却从来不曾归还它,会导致内存泄漏),但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、互斥锁、图形界面中的字型和笔刷、数据库连接、以及网络 sockets。

问题描述

假设我们使用一个用来塑模投资行为(例如股票、债券等等)的程序库,其中各式各样的投资类型继承自一个root class:

// ”投资类型“继承体中的root class
class Investment { ... }; 

进一步假设,这个程序库系通过一个工厂函数供应我们某特定的 Investment 对象:

// 返回指针,指向Investment继承体系内的动态分配对象。
// 调用者有责任删除它。这里为了简化,刻意不写参数。
Investment* createInvestment();

现采用函数 f 来履行删除动态分配的对象:

void f()
{
	Investment* pInv = createInvestment(); // 调用工厂函数
    ...
    delete pInv; // 释放pInv所指对象
}

上述函数 f 看似释放了内存,但 f 可能无法删除其内部动态创建的对象——或许因为”…“区域内一个过早的 return 语句被执行了,导致后面的 delete 语句不会被执行!类似的情况还可发生在 continue 或 goto 语句中!

解决方式

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,该对象的析构函数会自动释放那些资源。

auto_ptr

标准程序库提供了auto_ptr,这是个”类指针对象“,也就是所谓的”智能指针“,其析构函数自动对其所指对象调用 delete。

使用 auto_ptr 来避免 f 函数潜在的资源泄露可能性:

void f()
{
	// 调用工厂函数
	std::auto_ptr<Investment> pInv(createInvestment());
    // 一如既往地使用pInv,经auto_ptr的析构函数自动删除pInv
    ... 
}

上述做法成功的关键点:
① 获得资源后立刻放进管理对象:以上代码中 createInvestment 返回的资源被当做其管理者 auto_ptr 的初值。
管理对象允许运用析构函数确保资源被释放:不论控制流如何离开区块,一旦对象被销毁(例如当对象离开作用域)其析构函数自然会被自动调用,于是资源被释放。

注意: 由于 auto_ptr 被销毁时会自动删除它所指之物,所以一定要注意别让多个 auto_ptr 同时指向同一对象。如果真是那样,对象会被删除一次以上。为了预防这个问题,auto_ptrs 有一个不寻常的性质: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拥有权!

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

shared_ptr(更好的解决方案)

auto_ptr 的替代方案是使用”引用计数型智慧指针“(reference-counting smart pointer; RCSP)。所谓RCSP也是个智能指针,它记录有多少对象指向某个资源,并在无人指向它时自动删除该资源。

TR1 的 tr1::shared_ptr(见条款54)就是个RCSP,所有函数 f 可以写为:

void f()
{
	// 调用工厂函数
	std::tr1::shared_ptr<Investment> pInv(createInvestment());
    // 一如既往地使用pInv,经shared_ptr的析构函数自动删除pInv
    ... 
}

这段代码看起来几乎和使用 auto_ptr 的那个版本相同,但 shared_ptrs 的复制行为正常多了:

void f()
{
	...
    // pInv1指向createInvestment返回物
	std::tr1::shared_ptr<Investment> pInv1(createInvestment());
    
    // pInv1和pInv2指向同一个对象
    std::tr1::shared_ptr<Investment> pInv2(pInv1);
    
    // pInv1和pInv2指向同一个对象
    pInv1 = pInv2;
    ... 
    
    // 跳出作用域后,pInv1和pInv2被销毁,
    // 它们所指的对象也被自动销毁。
}

auto_ptr 和 tr1::shared_ptr 两者都在其析构函数内做 delete 而不是 delete[] 动作。那意味在动态分配而得的 array 身上使用 auto_ptr 或 tr1::shared_ptr 是个馊主意:

// 馊主意!因为auto_ptr和shared_ptr内部使用的是delete
std::auto_ptr<std::string> aps(new std::string[10]);
std::tr1::shared_ptr<int> spi(new int[1024]);

尽管如此,可别误会了,本条款并不专门针对 auto_ptr, tr1::shared_ptr 或任何其他智能指针,而只是强调“以对象管理资源”的重要性,auto_ptr 和 tr1::shared_ptr 只不过是一个实际的例子!!!

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