条款13：以对象管理资源

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zcwtop 2012-02-16 22:17:06 博主文章分类：Effective C++笔记

文章标签 程序 class 投资资源 Investment 文章分类 C/C++ 后端开发

所谓资源就是，一旦用了它，将来必须还给系统。

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

class Investment{...};//root class

进一步假设，这个程序库通过一个工厂函数提供我们某特定的Investment对象：

Investment* createInvestment();//反向指针，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，特意不写参数

createInvestment的调用端使用了返回的对象后，有责任删除之。

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

这看起来妥当，但若干情况下f可能无法删除它得自createInvestment的投资对象。如果在delete之前有return被执行，那对象不会被delete。

为了确保createInvestment的返回资源总是被释放，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。把资源放进对象内，我们便依赖C++的“析构函数自动调用机制”确保资源被释放。

许多资源被动态分配在heap内而后被用于单一区块或函数内。它们应该在控制流离开那块区块或函数时被释放。标准程序库提供的auto_ptr正是针对这种形式而设计的。auto_ptr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。下面示范如何使用auto_ptr以避免f函数潜在的资源泄露可能性：

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

这个简单的例子示范“以对象管理资源”的两个关键想法:

1.获得资源后立即放进管理对象内。

以上代码中createInvestment返回的资源被当作其管理者auto_ptr的初值。获得一个资源后于同一语句内以它初始化某个管理对象。有时候资源获得后被拿来赋值某个管理对象。每一个资源都在获得的同时立即被放进管理对象中。

2.管理对象运用析构函数确保资源被释放

不论控制流如何离开区块，一点对象被销毁其析构函数自然会被自动调用，以上资源被释放。

由于auto_ptr被销毁时会自动删除它所指物，所以一定要注意别让多个auto_ptr同时指向同一个对象。

为了预防这个问题，auto_ptr有一个不寻常的性质：若通过copy构造函数或copy assignment操作符赋值它们，它们会变成null，而复制所得的指针将取的资源的唯一拥有权。

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

这一诡异的赋值行为，附加上其底层条件：“受auto_ptr管理的资源必须绝对没有一个以上的auto_ptrtonsil指向它”，意味auto_ptr并非管理动态分配资源的最好方法。STL容器要求其元素发挥正常的复制行为，因此这些容器不得auto_ptr。

auto_ptr的替代方案是“引用计数型智能指针（RCSP）”。RCSP也是个智能指针，持续追踪共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。RCSP提供的行为为类似垃圾回收，不同的是RCSP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，因而好像还处在“被使用”状态）。

TR1的tr1::shared_ptr就是个RCSP，所有你可以这么写f：

void f() 
{ 
  ... 
  std::tr1::shared_ptr<Investment> pInv(createInvestment()); 
                          //调用工厂函数 
  .....//使用pInv 
}//经由shared_ptr析构函数自动删除pInv

这段代码看起来几乎和使用auto_ptr一样，但是shared_ptr的复制行为正常多了：

void f() 
{ 
  ... 
  std::tr1::shared_ptr<Investment> pInv1(createInvestment()); 
                   //pInv1指向资源 
  std::tr1::shared_ptr<Investment> pInv2(pInv1);; 
                  //pInv1和pInv2指向同一个对象 
  pInv1 = pInv2;  //同上 
  ... 
}  //pInv1和pInv2被销毁，它们所指的对象也就被自动销毁