RAII是Resource Acquisition Is Initialization的简称,是C++语言的一种管理资源、避免泄漏的惯用法。利用的就是C++构造的对象最终会被销毁的原则。RAII的做法是使用一个对象,在其构造时获取对应的资源,在对象生命期内控制对资源的访问,使之始终保持有效,最后在对象析构的时候,释放构造时获取的资源。

为什么要使用RAII?

上面说到RAII是用来管理资源、避免资源泄漏的方法。那么,用了这么久了,也写了这么多程序了,口头上经常会说资源,那么资源是如何定义的?在计算机系统中,资源是数量有限且对系统正常运行具有一定作用的元素。比如:网络套接字、互斥锁、文件句柄和内存等等,它们属于系统资源。由于系统的资源是有限的,就好比自然界的石油,铁矿一样,不是取之不尽,用之不竭的,所以,我们在编程使用系统资源时,都必须遵循一个步骤:

1.申请资源;
2.使用资源;
3.释放资源。

第一步和第二步缺一不可,因为资源必须要申请才能使用的,使用完成以后,必须要释放,如果不释放的话,就会造成资源泄漏。

#include <iostream> 
using namespace std; 
 
bool OperationA(); 
bool OperationB(); 
 
int main() 
{ 
    int *testArray = new int [10]; 
 
    // Here, you can use the array 
    if (!OperationA()) 
    { 
        // If the operation A failed, we should delete the memory 
        delete [] testArray; 
        testArray = NULL ; 
        return 0; 
    } 
 
    if (!OperationB()) 
    { 
        // If the operation A failed, we should delete the memory 
        delete [] testArray; 
        testArray = NULL ; 
        return 0; 
    } 
 
    // All the operation succeed, delete the memory 
    delete [] testArray; 
    testArray = NULL ; 
    return 0; 
} 
 
bool OperationA() 
 
{ 
    // Do some operation, if the operate succeed, then return true, else return false 
    return false ; 
} 
 
bool OperationB() 
 
{ 
    // Do some operation, if the operate succeed, then return true, else return false 
    return true ; 
}

上述这个例子的模型,在实际中是经常使用的,我们不能期待每个操作都是成功返回的,所以,每一个操作,我们需要做出判断,上述例子中,当操作失败时,然后,释放内存,返回程序。上述的代码,极度臃肿,效率下降,更可怕的是,程序的可理解性和可维护性明显降低了,当操作增多时,处理资源释放的代码就会越来越多,越来越乱。如果某一个操作发生了异常而导致释放资源的语句没有被调用,怎么办?这个时候,RAII机制就可以派上用场了。

当我们在一个函数内部使用局部变量,当退出了这个局部变量的作用域时,这个变量也就别销毁了;当这个变量是类对象时,这个时候,就会自动调用这个类的析构函数,而这一切都是自动发生的,不要程序员显示的去调用完成。这个也太好了,RAII就是这样去完成的。由于系统的资源不具有自动释放的功能,而C++中的类具有自动调用析构函数的功能。如果把资源用类进行封装起来,对资源操作都封装在类的内部,在析构函数中进行释放资源。当定义的局部变量的生命结束时,它的析构函数就会自动的被调用,如此,就不用程序员显示的去调用释放资源的操作了。现在,我们就用RAII机制来完成上面的例子。

#include <iostream> 
using namespace std; 
 
class ArrayOperation 
{ 
public : 
    ArrayOperation() 
    { 
        m_Array = new int [10]; 
    } 
 
    void InitArray() 
    { 
        for (int i = 0; i < 10; ++i) 
        { 
            *(m_Array + i) = i; 
        } 
    } 
 
    void ShowArray() 
    { 
        for (int i = 0; i <10; ++i) 
        { 
            cout<<m_Array[i]<<endl; 
        } 
    } 
 
    ~ArrayOperation() 
    { 
        cout<< "~ArrayOperation is called" <<endl; 
        if (m_Array != NULL ) 
        { 
            delete[] m_Array;  // 非常感谢益可达非常犀利的review,详细可以参加益可达在本文的评论 2014.04.13
            m_Array = NULL ; 
        } 
    } 
 
private : 
    int *m_Array; 
}; 
 
bool OperationA(); 
bool OperationB(); 
 
int main() 
{ 
    ArrayOperation arrayOp; 
    arrayOp.InitArray(); 
    arrayOp.ShowArray(); 
    return 0;
}

总结:RAII的本质内容是用对象代表资源,把管理资源的任务转化为管理对象的任务,将资源的获取和释放与对象的构造和析构对应起来,从而确保在对象的生存期内资源始终有效,对象销毁时资源一定会被释放。说白了,就是拥有了对象,就拥有了资源,对象在,资源则在。所以,RAII机制是进行资源管理的有力武器,C++程序员依靠RAII写出的代码不仅简洁优雅,而且做到了异常安全。