首页 > 编程语言 >《Effective C++》第三版-3. 资源管理（Resource Management）

《Effective C++》第三版-3. 资源管理（Resource Management）

时间：2024-04-30 18:25:51浏览次数：29  
标签：std Management Resource Effective RAII new shared ptr delete

目录

前几章的笔记多有不足，这一章会持续改进

条款13：以对象管理资源（Use objects to manage resources）

关键想法

考虑以下易出错的例子：

class Investment { ... };  //投资类型继承体系中的root类
//工厂函数，指向Investment继承体系内的动态分配对象，参数省略
Investment* createInvestment {}; 
void f()
{
	Investment* pInv = createInvestment();  //调用工厂函数
	...  //若这里return则无法执行delete
	delete pInv;  //释放pInv所指对象
}

解决方案：把资源放进对象，可利用析构函数自动调用机制确保资源释放

以对象管理资源的两个关键想法：

  • 获得资源后立刻放进管理对象（managing object）内
    • 资源取得时机便是初始化时机（Resource Acquisition Is Initialization，RAII）
    • 有时获得的资源会拿来赋值而非初始化
  • 管理对象运用析构函数确保资源释放
    • 不论控制流如何离开区块，一旦对象被销毁（如离开对象作用域）其析构函数会自动调用

智能指针

auto_ptr：

  • 通过copy构造函数或copy assignment操作符复制它们，它们会变成null，复制所得的指针将取得资源的唯一所有权
  • 故需要元素能够复制地STL容器不兼容auto_ptr

auto_ptr在C++11中已被弃用，以下简要介绍

void f()
{
	std::auto_ptr<Investment> pInv(createInvestment());
	...
}  //auto_ptr的析构函数自动删除pInv

std::auto_ptr<Investment< pInv1(createInvestment());
std::auto_ptr<Investment< pInv2(pInv1);  //现在pInv2指向对象，pInv1为null
pInv1 = pInv2;  //现在pInv1指向对象，pInv2为null

shared_ptr：属于引用计数型智慧指针（reference-counting smart pointer，RCSP）

  • 会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
  • 其行为类似垃圾回收（garbage collection），但RCSP无法打破环状引用（cycles of references，如两个未被使用的对象彼此互指）
  • 适用于STL容器
void f()
{
	std::tr1::shared_ptr<Investment> pInv(createInvestment());
	...
}  //shared_ptr的析构函数自动删除pInv

void f()
{
	...
	std::tr1::shared_ptr<Investment> pInv1(createInvestment());
	std::tr1::shared_ptr<Investment> pInv2(pInv1);  //指向同一个对象
	pInv1 = pInv2;  //同上
	...
}  //pInv1和pInv2被销毁，他们所指的对象也被销毁

auto_ptr和shared_ptr的析构函数做delete而非delete[]，故不适合在动态分配而得的array身上使用，即使能通过编译

Boost中boost::scoped_array和boost::shared_array则可用于数组且类似auto_ptr和shared_ptr

std::auto_ptr<std::string> aps(new std::string[10]);  //会调用错误形式的delete
std::tr1::shared_ptr<int> spi(new int[1024]);  //同上

Tips：

  • 为防止资源泄漏，请使用RAII对象，其在构造函数中获得资源并在析构函数中释放资源
  • RAII中常用shared_ptr，其copy行为比较直观（auto_ptr已被弃用）

条款14：在资源管理类中小心copying行为（Think carefully about copying behavior in resource-managing classes）

对mutex一点不了解emmm，硬着头皮总结下

非heap-based的资源不适合使用智能指针作为资源掌管者（resource handlers）

考虑使用C API函数处理类型为Mutex的互斥器对象（mutex objects），共有lock和unlock两函数可用。为确保不会忘记把被锁的Mutex解锁，可建立类以管理机锁，该类的结构符合RAII守则

void lock(Mutex* pm);  //锁定pm所指的互斥器
void unlock(Mutex* pm);  //解除互斥器的锁定

//管理机锁的类，符合RAII守则
class Lock {
public:
	explicit Lock(Mutex* pm)
		: mutexPrt(pm)
	{ lock(mutexPtr); }
	~Lock() { unlock(mutexPtr); }
private:
	Mutex *mutexPtr;
};

//客户对Lock的用法符合RAII方式
Mutex m;
...
{
	Lock ml(&m);
	...
}

如果要复制Lock对象，则可能：

Lock m11(&m);  //锁定m
Lock m12(m11);  //将m11复制到m12上
  • 禁止复制
    • 很多时候允许RAII对象复制不合理（则应将copying操作声明为private）、
    • 但Lock类是少有的能合理拥有同步化基础器物（synchronization primitives）的副本，其可能可以被复制
  • 对底层资源使用引用计数法
    • 和RAII规则类似，但是当使用上一个Mutex时需要解除锁定而非删除
    • tr1::shared_ptr允许指定删除器（deleter），其为函数或函数对象，当引用次数为0时调用
class Lock {
public:
	explicit Lock(Mutex* pm)  //以Mutex初始化shared_ptr
		: mutexPtr(pm, unlock)  //以unlock函数作为删除器
	{
		lock(mutexPtr.get());
	}
private:
	std::tr1::shared_ptr<Mutex> mutexPtr;  //使用shared_ptr替换raw pointer
};
  • 复制底部资源，即进行深拷贝（deep copying），如将指针及其所指对象都复制
  • 转移底部资源的拥有权
    • 少数情况需要确保只有一个RAII指向一个未加工资源（raw resource），即使RAII对象被复制
    • 此时资源的所有权会从被复制物转移到目标物

Tips：

  • 复制RAII对象必须一并复制它所管理的资源，故资源的copying行为决定RAII对象的copying行为
  • 通常的RAII类的copying行为是：抑制copying、使用引用计数法。但其他行为也可能实现

条款15：在资源管理类中替工对原始资源的访问（Provide access to raw resources in resource-managing classes）

由于auto_ptr已弃用，本条款不整理和其相关的内容

显示转换或隐式转换

有时智能指针不能直接使用（如下例子），需要显示转换或隐式转换：

class Investment {
public:
	bool isTaxFree() const;
	...
}
Investment* createInvestment();  //工厂函数
std::tr1::shared_ptr<Investment> pInv(createInvestment());
int daysHeld(const Investment* pi);  //返回投资天数

int days = daysHeld(pInv);  //错误！daysHeld需要Investment*而非tr1::shared_ptr
//显示转换
int days = daysHeld(pInv.get());
//隐式转换，tr1::share_ptr重载了指针取值（pointer dereferencing）操作符（->和*）
bool taxable1 = !(pInv->isTaxFree());
bool taxable2 = !((*pInv).isTaxFree());

优缺点

有时必须取得RAII对象内的原始资源，考虑用于字体的RAII类：

FontHandle getFont();  //这是C API，省略参数
void releaseFont(FontHandle fh);  //来自同一组
class Font {  //RAII类
public:
	explicit Font(FontHandle fh)  //获得资源
		: f(fh)  //使用pass-by-value，因为C API这样做
	{ }
	~Font() { releaseFont(f); }  //释放资源
private:
	FontHandle f;  //原始字体资源
};
  • 显示转换：可读性强，但是需要API时必须调用get
class Font { 
public:
	...
	FontHandle get() const { return f; }  //显式转换函数
	...
};

void changeFontSIze(FontHandle f, int newSize);
Font f(getFont());
int newFontSize;
...
changeFontSize(f.get(), newFontSize);
  • 隐式转换：调用C API更自然，但是易出错
    • 可能在需要Font时意外创建FontHandle，且f被销毁则f0成为悬空的（dangle）
class Font {  //RAII类
public:
	...
	operator FontHandle() const { return f; }  //隐式转换函数
	...
};
changeFontSize(f, newFontSize)
FontHanle f0 = f;  //想要拷贝，但是将f1隐式转换为其底部的FontHandle才复制

Tips：

  • API往往要求访问原始资源，故RAII类应提供取得其管理的资源的方法
  • 对原始资源的访问包含显示转换和隐式转换，一般显示转换安全而隐式转换方便

条款16：成对使用new和delete时要采取相同形式（Use the same form in corresponding uses of new and delete）

std::string* stringArray = new std::string[100];
...
delete stringArray

以上程序的行为不明确：

  • 使用new时会发生两件事：
    • 内存分配
    • 调用针对此内存的构造函数
  • delete需要知道被删除的内存内有多少对象，其决定了要调用多少析构函数
    • 若指针指向数组对象，则数组所用的内存包含数组大小信息
    • 若指针指向单一对象，则无上述信息
    • 需要人为告诉delete所删除的对象类型
std::string* stringPtr1 = new std::string;
std::string* stringPtr2 = new std::string[100];
...
delete stringPtr1;  //删除对象
delete [ ] stringPtr2;  //删除对象组成的数组

使用typedef需要考虑相同的问题（下例中数组使用typedef并不合适，容易产生错误，仅做说明）：

typedef std::string AddressLines[4];  //地址有4行，每行一个string
std::string* pal = new AddressLines;  //本质上同new string[4]
delete pal;  //错误！行为未有定义
delete [ ] pal;  //正确

Tips：

  • 如果new加上[]，则delete必须加上[]；如果new没加[]，则delete不能加[]

条款17：以独立语句奖newed对象置入智能指针（Store newed objects in smart pointers in standalone statements）

考虑涉及优先权的例子：

int priority();
void processWidget(std::tr1::shared_ptr<Widget> pw, int priority);

//错误！new Widget无法隐式转换为shared_ptr，因为shared_ptr的构造函数为explicit
processWidget(new Widget, priority());
 
//可以通过编译，但可能泄漏资源
processWidget(std::tr1::shared_ptr<Widget>(new Widget), priority());

编译器产出processWidget调用码之前，必须首先核酸即将被传递的各个实参，其要做事情有三件：

  • 第一实参
    • 执行new Widget
    • 调用tr1::shared_ptr构造函数
  • 第二实参
    • 调用priority

实际执行的次序弹性很大，只能确定执行new Widget一定先于调用tr1::shared_ptr构造函数，但调用priority的次序不一定。若编译器选择以下次序：

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

则如果调用priority出现异常，那new Widget返回的指针将遗失，其未来得及放入tr1::shared_ptr内，进而导致资源泄漏。即创建资源和资源转换为资源管理对象直接有可能发生异常干扰

解决方法：使用分离语句，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

std::tr1::shared_ptr<Widget> pw(new Widget);
processWidget(pw, priority());  //这样调用不会泄漏

Tips：

  • 以独立语句将newed对象存储于智能指针内，否则一旦有异常则可能发生隐秘的资源泄漏

标签：std,Management,Resource,Effective,RAII,new,shared,ptr,delete
From： https://www.cnblogs.com/zjucys/p/18166906

相关文章

  • 12. 内存管理(Memory Management)
    内存管理目标MAINMEMORYMainmemory(主内存)iscentral（中心）totheoperation（运作）ofamoderncomputersystem.Memoryconsistsofalargearrayofbytes(一大组字节数据或者字节序列),eachwithitsownaddress（地址）.（内存是由一大组字节组成，每一个字节都有自己的地址......
  • spring-web-mvc项目运行报错：java.lang.NoClassDefFoundError: org/apache/catalina/We
    使用idea运行spring-web-mvc项目时，报错如下：错误:无法初始化主类com.itranswarp.learnjava1.AppConfig原因:java.lang.NoClassDefFoundError:org/apache/catalina/WebResourceRoot 首先，保证当前项目在独立的项目中打开，不要在多个项目中运行。导入Maven工程要选择：File......
  • IDEA导入springboot项目无法识别resources下的application.yml配置文件
    遇到的问题：IDEA springboot不能读取resources下的yml配置文件如下图，application.yml文件前面的图标并不是springboot配置文件的图标，这就是IDEA没有识别到yml文件 正确的配置文件图标因该是下面这样的可能原因及解决方法： 文件名问题：确保YML文件的名称是正确......
  • [转]<a>标签超链接跳转到第三方系统提示:The Http request is not acceptable for the
    原文地址:TheHttprequestisnotacceptablefortherequestedresource.-CSDN博客1.问题描述在做一个点击本系统的一个按钮打开第三方链接并跳转新页面，跳转过去的第三方链接由https://ip地址组成，报以下错：TheHttprequestisnotacceptablefortherequestedresource.2.......
  • 信息安全管理系统(Information Security Management System，ISMS)
    一、中英文名称中文名称：信息安全管理系统英文名称：InformationSecurityManagementSystem，简称ISMS二、定义信息安全管理系统（ISMS）是一种对信息系统中的数据和信息进行采集、传输、存储、处理和应用的全方位保护和管理的信息系统。它采用一种集中的、系统化的方法，来管理组织的信......
  • 项目管理系统（Project Management System）
    项目管理系统”（ProjectManagementSystem）：一、定义项目管理系统是基于现代管理学基础之上的一种新兴的管理学科，是项目的管理者应用专门管理项目的系统软件，在有限的资源约束下，运用系统的观点、方法和理论，对项目涉及的全部工作进行有效地管理。它从项目的投资决策开始到项目结束的......
  • 知识管理系统（Knowledge Management System，KMS）
    知识管理系统（KnowledgeManagementSystem，KMS）：一、定义知识管理系统是收集、处理、分享一个组织的全部知识的信息系统，通常由计算机系统支持。它利用软件系统或其他工具，对组织中大量的有价值的方案、策划、成果、经验等知识进行分类存储和管理，从而积累知识资产，避免流失，并促进知识......
  • 仓库管理系统（Warehouse Management System，WMS）
    仓库管理系统（WarehouseManagementSystem，简称WMS）：一、定义仓库管理系统是一种用于管理仓储业务的信息化系统，它通过数学模型和信息手段对仓库管理的各个环节进行优化和调控，实现物流信息化自动化，优化仓库管理流程，提高存储效率，降低管理成本。二、作用仓库管理系统的主要作用包括：......
  • 实验信息管理系统（Laboratory Information Management System，LIMS）
    实验信息管理系统（LaboratoryInformationManagementSystem，简称LIMS）：一、定义实验信息管理系统（LIMS）是以数据库为核心的信息化技术与实验室管理需求相结合的信息化管理工具。它将实验室的业务流程、环境、人员、仪器设备、标物标液、化学试剂、标准方法、图书资料、文件记录、科......
  • 财务管理系统（Financial Management System）
    财务管理系统（FinancialManagementSystem）是一个组织或企业用于管理和记录财务信息的软件或信息系统。一、定义财务管理系统旨在协助企业管理其财务运营、监控财务状况、制定财务决策以及遵守相关法规和合规要求。它结合了多个财务管理工具、模块和功能，以提供全面而高效的财务管......

赞助商

阅读排行

网站主页关于我们联系我们网站地图

本网站内容转载自其他媒体，侵权联系[admin##ips99.com]。

Copyright © 2020-2023 IPS99 版权所有 IPS99