C++ RAII 设计机制

什么是 RAII 设计机制

RAII 是 Resource Acquisition Is Initialization，也就是“资源获取就是初始化”的简称，是 C++ 语言的一种管理资源、避免泄漏的惯用写法。利用的就是 C++ 构造的对象在离开作用域时会调用其内部的析构函数的规则。RAII的做法是当使用一个对象，在其构造时获取对应的资源（new），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（delete）。

实际上很多人（包括我）一直以来都是这么写的，但是后来才发现这个方法被抽象成了一个设计机制，因此今天稍微总结一下。

当我们需要某个对象时，我们通常会在堆上开辟一块内存，也就是 new 一个对象，并在使用之后将这块内存释放，也就是调用 delete 函数。那么这就会出现一个问题：如果在一段业务代码中，需要频繁创建资源，那么如果什么时候忘记了释放该资源，就会造成内存泄漏。这很大程度上加大了一段代码的鲁棒性和可维护性，下面介绍 RAII 机制就可以帮助程序员从提醒自己释放资源的苦海中脱离出来。

如何使用 RAII

不使用 RAII 机制的代码

创建和释放资源需要成对操作，在离开对象的作用域之前，一定要释放资源，如果忘记，会导致内存泄漏。比如如下的代码不使用 RAII 机制：

#include <iostream> 
using namespace std;

int main() {
    
    
	// 申请内存
    int* array = new int[10];

    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    
    
		*(array + i) = i;
	}
	for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    
    
		cout << array[i]<<" ";
	}
	cout << endl;
	
	// 显式地释放内存
    delete[] array;
    array = nullptr;
    return 0;
}

使用 RAII 机制的代码

局部变量离开作用域，会调用析构函数，析构函数自动调用 delete 释放资源，因此外部不需要再次调用 delete 来释放该资源。所以我们会将该资源封装成一个类，类的构造函数申请内存，析构函数释放内存，对应前面没有使用 RAII 机制的代码：

#include <iostream> 
using namespace std;

class Array {
    
    
  public:
	Array() {
    
    
		m_Array = new int[10];
		cout << "调用构造函数" << endl;
	}

	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]<<" ";
		}
		cout << endl;
	}

	~Array() {
    
    
		cout << "调用析构函数" << endl;
		if (m_Array != nullptr) {
    
    
			delete[] m_Array;  
			m_Array = nullptr;
		}
	}

  private:
	int* m_Array;
};

int main() {
    
    
	// 不再需要显式地调用 delete，当 main 函数执行完成，
	// array 离开了作用域，自然就会调用析构函数释放内存
	Array array;
	array.InitArray();
	array.ShowArray();
	return 0;
}

执行这段程序，终端打印：

调用构造函数
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
调用析构函数