Effective C++(三)

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C++程序中最常使用的资源就是动态分配内存，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符、互斥锁、图形界面中的字型和笔刷、数据库连接、以及网络socket。无论哪一种资源，当不再使用它时，必须将它还给系统。
尝试在任何运用情况下都确保以上所言，是件困难的事。但当你考虑到异常、函数内多重回传路径、程序维护员改动却没有充分理解随之而来的冲击。态势就很明显了：资源管理的特殊手段还不很充分够用。

  • 以对象管理资源

将资源放进对象内，我们便可以依赖C++的析构函数自动调用机制来确保资源被释放。类似智能指针(std::auto_ptr)这样的类型，其析构函数将会自动对其所指对象调用delete。

  • 获得资源后立刻放进管理对象内。实际上，以对象管理资源的观念通常被称为“资源取得时机便是初始化时机”(Resource acquistion Is Initialization; RAII)
  • 管理对象运用析构函数确保资源释放。

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指向同一个对象，否则将会引起多次释放，导致未定义行为。为了预防这个问题，在auto_ptr的实现上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,而复制所得指针将取得资源的唯一拥有权！(这也是STL auto_ptr和其他智能指针tr1::shared_ptr在实现上的区别，其他智能指针内部通过引用计数的方式来保证仅释放一次资源)

请记住：

  • 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。
  • 两个常备使用的RAII classes分别是tr1::shared_ptr和std::auto_ptr。前者通常是较佳的选择，因为其copy行为比较直观，后者复制动作会使它（被复制物）指向null.
  • 在资源管理类中小心copying行为

当一个RAII对象被复制，会发生什么事？大多时候有两种可能：

  • 禁止复制
  • 对底层资源祭出“引用计数法”
  • 在资源管理类中提供对原始资源的访问
  • 显式方法：提供访问原始指针的成员函数：tr1::shared_ptr和auto_ptr都提供一个get成员函数，用来执行显示转换，即返回只能指针内部的原始指针。
  • 隐式方法：提供隐式转换函数。

你的内心也可能认为。RAII class内的那个返回原始资源的函数，与“封装”发生矛盾。那是真的，但一般而言它谈不上是什么设计灾难。RAII class并不是为了封装某物而存在。它们的存在是为了确保一个特殊行为——资源释放一定会发生。 许多良好设计的class，它隐藏了客户不需要看的部分，但备妥了客户需要的所有东西。

请记住：

  • APIs往往要求访问原始资源，所以每个RAII class应该提供一个“取得原始资源”的方法
  • 对原始资源的访问可能经由显式转换或隐式转换。一般而言显示转换比较安全，但隐式转换对客户比较方便。
  • 成对使用new和delete时要采取相同形式
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std::string * array = new std::string[100];
delete array;

以上代码看起来井然有序，其实是会造成未定义行为。
delete最大的问题在于：即将被删除的内存之内究竟有多少对象。实际上这个问题可以更简单一些：即将被删除的那个指针，所指的是单一的对象还是对象数组。单一对象的内存布局一般而言不同于数组的内存布局。更明确的说，数组所用的内存通常还包括“数组大小”的记录，以便delete知道需要调用多少次析构函数。

  • 以独立语句将newed对象置入智能指针

考虑如下代码：

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int priority();
void processWidget(std::tr1::shared_ptr<Widget> pw, int priority);
//以下方式无法通过编译，因为tr1::shared_ptr构造函数是explicit，必须显式调用
processWidget(new Widget, priority());
processWidget(std::tr1::shared_ptr<Widget>(new Widget), priority());

第二种方式可以通过编译，却可能存在资源泄漏。编译器在调用这个函数时，编译器必须创建代码，做以下三件事：

  1. 调用priority
  2. 执行new Widget
  3. 调用tr1::shared_ptr构造函数

C++编译器以什么样的顺序完成这些事呢？弹性很大。这和java/C#不同，那两种语言总是以特定次序完成函数参数的核算。可以确定是2必定在3之前，但是对于1则可以排在任何位置执行，如果排在2，3之间，如果对1的调用出现异常，那么2中new Widget返回的指针将会丢失，导致在调用过程中可能引发资源泄漏。

避免这类问题办法很简单：使用分离语句，在单独语句内完成智能指针的构造，然后将智能指针传给函数。因为编译器对于“跨越语句的各项操作”没有重新排列的自由。

请记住：

  • 以独立语句将newed对象存储于智能指针内。如果不这样做，一旦异常抛出，有可能导致难以察觉的资源泄漏。