Effective CPP阅读 - Chapter 3 资源管理

C++相信程序员，将内存等底层资源毫无保留地献给程序员使用。然而，做到正确处理资源，写出健壮的代码并不容易，内存泄漏的幽灵始终徘徊在C++程序员身边。遵守本章给出的建议能够使你尽可能地陷入资源泄漏的泥沼，避免奇怪而又毫无头绪的调试。

13 以对象管理资源

书中对“资源”的解释为：一旦使用，将来必须还给系统。最常见的资源是动态分配的内存，此外还有文件描述器，互斥锁，图像界面的笔刷和字型，数据库连接和网络套接字等。

本条款可以（较浅显地）归纳为：

不要使用裸指针！要使用智能指针！

我们不应该指望程序员有多么富有责任心。当获得资源时，不能寄希望于程序员会“良心发现”，在使用完后将其释放。解决这一问题的方法是使用对象管理资源。这样，当离开对象的作用域之后，对象自动析构，资源就会被返回给系统。

许多资源动态分配在堆中。这种情况下，智能指针是一个很好的选择（在C++11中引入了weak_ptr和shared_ptr，请使用它们。如果没有C++11，请使用boost）。

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。也就是所谓的RAII(Resource Acquisition Is Initialization)。暴露裸指针是危险的！
• 管理对象利用析构机制确保资源被释放。不论控制流如何离开区块，一旦对象被销毁，其析构函数自然调用，资源被释放。

14 在资源管理类中小心coping行为

有时候，资源并非位于堆中（书中所给例子为互斥锁），这时可能需要我们自己建立资源管理类。

如下面的例子，我们将对不同的底层资源使用情景给出不同的解决方案。

// Lock是互斥锁的资源管理类
class Lock {
public:
    explicit Lock(Mutex* pm):mutexPtr(pm) { // 获得资源
        lock(mutexPtr);
    }
    ~Lock() {unlock(mutexPtr); } //释放资源
private:
    Mutex* mutexPtr;
};

这样，我们期望能够使用Lock对象实现对互斥锁的自动管理。

Mutex m;   // 互斥锁
// ...
{
Lock ml(&m);
// ...
}    // 在区块外，ml自动析构，实现解锁

然而，如何处理Lock对象的拷贝？

• 情景一，禁止复制。就像上例，很多时候对互斥锁的复制毫无道理。我们可以使用条款6中的trick禁止类的copying行为发生。
• 情景二，对底层资源进行引用计数。也许我们可以利用shared_ptr，但是需要为其传入参数，指定其析构时并不是要返还资源，而是要解锁。具体请参看shared_ptr部分文档。
• 情景三，复制底层资源。这时候要注意深度拷贝，例如字符串数组。
• 情景四，移除底层资源所有权。将所有权移至新的对象。

15 在资源管理类中提供对原始资源的访问

许多API（尤其是和遗留下来的C代码API交互）时，需要获取底层资源的指涉。

对于这种情况，智能指针提供了get()函数用来获取其原始指针的拷贝。同时，它们也重载了->和*操作符，允许隐式转换为原始指针。

我们的自定义资源管理类也可以参考它们的实现。其中，隐式转换到类型T可以通过定义operator T()实现。隐式类型转换可能使得代码量更少，客户更方便。但是！请慎用隐式类型转换。

16 成对使用new和delete时采取相同的形式

这项条款是说如果动态分配内存时候使用了new T()得到了单个对象的内存空间，那么销毁时应该使用delete销毁；如果当初使用了new T[]得到了对象数组空间，那么销毁时应该使用delete []。两者不能混用，否则会导致未定义行为。

另外，除非必要，不要使用原始数组。STL中的vector和string是替代数组的不错选择。

17 以独立语句将newed对象置于智能指针

以独立语句将newed对象存储于智能指针，否则一旦发生异常，有可能导致难以察觉的内存泄露。

书中给出了一个例子，是由于逗号表达式的执行顺序不定造成的。

如下面的函数声明：

int priority() { /*some code*/}
void process(shared_ptr<Widget> pw, int priority) { /*some code*/}

在使用时，也许你会这样调用process函数。

process(new Widget(), priority());

首先，这样是不能通过编译器的。因为shared_ptr的构造函数是explicit的，不能够隐式将原始指针转换为shared_ptr对象。但是改为下面的代码就没问题了吗？

process(shared_ptr<Widget>(new Widget()), priority());

由于C++中函数参数的核算顺序是不确定的，所以可能发生：

• new出来一个Widget资源
• 调用priority()函数，注意此时可能引发异常，使得Widget资源无法回收
• 构造shared_ptr对象

问题已经很明确了。所以我们应该首先确保资源确实被智能指针获取到了，使用下面的独立语句更好。

auto pw = shared_ptr<Widget>(new Widget());
process(pw, priority());