C/C++编程：以对象管理资源

女爷i 2023-01-19 11:55 8阅读 0赞

# 以对象管理资源 #

所谓“资源”就是，一旦用了它，将来必须要还给系统。如果不这样左，就有很糟糕的事情发送。

常见资源：

*  动态分配内存
 *  文件描述器
 *  互斥锁
 *  数据库连接
 *  网络socket

为保证能及时归还资源：常引入一个对象来管理资源

# 原因 #

假设我们使用一个用来塑模投资行为的程序库，其中各种各样的投资类型继承自一个Investment：

class Investment{
        };

这个程序库提供一个工程函数供应我们某特定的Investment对象：

Investment* createInvestment();  // 返回指向Investment的派生类

当获取了Investment\*之后，有责任删除这个对象：

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

但是控制流不一定能到达delete （比如过早的return或者…抛出异常时），这时候我们泄漏的不只是内含投资对象的那块内存，还包括那些投资对象所保存的任何资源。

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，该对象的析构函数会自动释放那些资源。

另外，很多资源被动态分配于heap内而后被用于单一区块或者函数内。它们应该在控制流离开那个区块或者函数时被释放。标准程序库的auto\_ptr正是针对这种形势而设计的特制产品。auto\_ptr是个"类指针(pointer-like)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（把对象放进对象内，可以依赖C++的“析构函数自动调用机制”确保资源被释放）

void f(){
        
    	std::auto_ptr<Investment > p(createInvestment());
    }   // auto_ptr的析构函数会自动删除p

上面例子示范了"以对象管理资源"的两个关键想法：

*  **获得资源后立即放进管理对象内**：上面createInvestment()返回的资源被当作管理者auto\_ptr的初值。实际上"以资源管理对象"的观念常被称为"资源取得时机就是初始化时机"(Resource Acquisition Is Initialization，RAII)，因此我们几乎总是在获得一笔资源后后于同一语句内以它初始化(或者赋值)某个管理对象。总之，每一种资源在获得的同时立即被放进管理对象中
 *  **管理对象运用析构函数确保资源被释放**：不管控制流怎么离开区块，一旦对象被销毁其析构函数自然会自动调用，于是资源被释放。如果资源释放动态可能抛出异常，**请不要让异常逃离析构**

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，否则，资源会被多次删除而导致未定义行为。为了预防这个问题，auto\_ptr有一个不寻常的性质：**如果通过拷贝构造函数或者拷贝运算符复制它们，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**：

std::auto_ptr <Investment >p1(createInvestment());             //p1指向createInvestment的返回物
    std::auto_ptr<Investment > p2(p1);   // p2指向对象，p1指向null
    p1 = p2;                            //p1指向对象，p2指向null

因此，auto\_ptr已经被从C++标准库中删除了。

auto\_ptr的替代方案是**引用计数型智能指针**(reference-counting smart pointer, PCSP)，它可以持续追踪有多少对象指向某笔资源，并在无人指向它时自动删除该资源。RCSP类似垃圾回收，不同的是RCSP无法打破环状引用。

share\_ptr就是个RCSP

void f(){
        
    	std::shared_ptr<Investment > p(createInvestment());
    }   // shared_ptr的析构函数会自动删除p

与auto\_ptr不同的是，shared\_ptr的赋值行为正常得多：

void f(){
        
    	std::shared_ptr<createInvestment> p1(createInvestment());  // p1指向createInvestment()的返回物
    	std::shared_ptr<createInvestment> p2(p1);  // p2和p1指向同一个对象
    	p1 = p2;                                    // 同上，没有任何改变
    	
    }                    //p1和p2都被销毁，它们所指的对象也被销毁

注意：本条款并不针对auto\_ptr、shared\_ptr或者任何其他只能指针，而只是强调"以对象管理资源"的重要性。auto\_ptr和shared\_ptr只是实际例子。

auto\_ptr、shared\_ptr两者都在其析构函数内delete而不是delete\[\]。这意味着注意不要在动态分配而得的array上使用auto\_ptr、shared\_ptr（虽然这样可以通过编译）：

// 不要在数组中使用auto_ptr、shared_ptr
    std::auto_ptr<std::string> aps(new std::string[10]);
    std::shared_ptr<int> pi (new int[1024]);

如果想要在数组中使用类似auto\_ptr、shared\_ptr这样的只能指针，请看boost::scoped\_array和boost::shared\_array;

# 总结 #

*  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
 *  常被使用RAII 类是shared\_ptr， auto\_ptr已经被移出C++标准库