Effective C++第三章总结

条款13:以对象管理资源 

例:     

void f()
     { 
         Investment *pInv = createInvestment(); 
         ...                   

        //这里存在诸多“不定因素”,可能造成delete pInv;得不到执行,这可能就存在潜在的内存泄露。
         delete pInv;
     } 

解决方法:把资源放进对象内,我们便可依赖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于堆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个区块或函数时被释放。标准程序库提供的auto_ptr正是针对这种形势而设计的特制产品。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。

void f()     

{        

         std::auto_ptr <Investment>  pInv(createInvestment());          ...     

}          //函数退出,auto_ptr调用析构函数自动调用delete,删除pInv;无需显示调用delete。    

“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内(如auto_ptr)。每一笔资源都在获得的同时立刻被放进管理对象中。“资源取得时机便是初始化时机”(Resource Acquisition Is Initialization;RAII)。

管理对象运用析构函数确保资源被释放。即一旦对象被销毁,其析构函数被自动调用来释放资源

  由于auto_ptr被销毁时会自动删除它所指之物,所以不能让多个auto_ptr同时指向同一对象。所以auto_ptr若通过copying函数复制它们,它们会变成NULL,而复制所得的指针将取得资源的唯一拥有权!    

看下面例子:    

std::auto_ptr <Investment>  pInv1(createInvestment());          //pInv1指向createInvestment()返回物;     

std::auto_ptr <Investment>  pInv2(pInv1);                              //现在pInv2指向对象,而pInv1被设为NULL;   

  pInv1 = pInv2;                                                  //现在pInv1指向对象,而pIn2被设为NULL;    

受auto_ptr管理的资源必须绝对没有一个以上的auto_ptr同时指向它。即“有你没我,有我没你”。   

 auto_ptr的替代方案是“引用计数型智能指针”(reference-counting smart pointer;SCSP)、它可以持续跟踪共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。    

TR1的tr1::shared_ptr就是一个"引用计数型智能指针"。     

void f()     

{          ...         

     std::tr1::shared_ptr <Investment>   pInv1(createInvestment());                      //pInv1指向createInvestment()返回物;         

     std::tr1::shared_ptr <Investment>   pInv2(pInv1);                                           //pInv1,pInv2指向同一个对象;         

     pInv1 = pInv2;                                                                          //同上,无变化         

      ...     

}         //函数退出,pInv1,pInv2被销毁,它们所指的对象也竟被自动释放。    

auto_ptr和tr1::shared_ptr都在其析构函数内做delete而不是delete[],也就意味着在动态分配而得的数组身上使用auto_ptr或tr1::shared_ptr是个潜在危险,资源得不到释放。也许boost::scoped_array和boost::shared_array能提供帮助。

还有,vector和string几乎总是可以取代动态分配而得的数组。    

请记住:

1.为防止资源泄漏,请使用RAII对象,它们在构造函数中获得资源并在析构函数中释放资源。

2.两个常被使用的RAII类分别是auto_ptr和tr1::shared_ptr。后者通常是较佳选择,因为其拷贝行为比较直观。若选择auto_ptr,复制动作会使他(被复制物)指向NULL。   

条款14:在资源管理类中小心拷贝行为    

我们在条款13中讨论的资源表现在堆上申请的资源,而有些资源并不适合被auto_ptr和tr1::shared_ptr所管理。可能我们需要建立自己的资源管理类。   

  例:     

void lock(Mutex *pm);     //锁定pm所指的互斥量     

unlock(Mutex *pm);        //将pm解除锁定     

我们建立的资源管理类可能会是这样:     

class Lock     {       
public:         

explicit Lock(Mutex *pm) : mutexPtr(pm) 
{ 
       lock(mutexPtr);
}    
    
 ~Lock() 
{ 
       unlock(mutexPtr);  
}     
    
private:         

    Mutex *mutexPtr;     
};  

   但是,如果Lock对象被复制,会发生什么事???     “当一个RAII对象被复制,会发生什么事?”

大多数时候你会选择一下两种可能:

禁止复制。如果复制动作对RAII类并不合理,你便应该禁止之。禁止类的copying函数参见条款6。

对底层资源使用”引用计数法“。有时候我们又希望保有资源,直到它的最后一个使用者被销毁。这种情况下复制RAII对象时,应该将资源的”被引用计数“递增。tr1::shared_ptr便是如此。     

通常只要内含一个tr1::shared_ptr成员变量,RAII类便可实现”引用计数“行为。     

class Lock     
{         
public:             

explicit Lock(Mutex *pm) : mutexPtr(pm, unlock)    
    //由于tr1::shared_ptr缺省行为是”当引用计数为0时删除其所指物“,幸运的是                   
    
//我们可以指定”引用计数“为9时被调用的所谓”删除器“,即第二个参数unlock   
      
{            
    lock(mutexPtr.get());         
}    
     
private:             
    std::tr1::shared_ptr mutexPtr;      

};      

本例中,并没说明析构函数,因为没有必要。编译器为我们生成的析构函数会自动调用其non-static成员变量(mutexPtr)的析构函数。而mutexPtr的析构函数会在互斥量”引用计数“为0时自动调用tr1::shared_ptr的删除器(unlock)。     Copying函有可能被编译器自动创建出来,因此除非编译器所生成版本做了你想要做的事,否则你得自己编写它们。    

请记住:

复制RAII对象必须一并复制它所管理的资源,所以资源的copying行为决定RAII对象的copying行为。

普遍而常见的RAII类拷贝行为是:抑制拷贝,施行引用计数法。不过其它行为也可能被实现。   

条款15:在资源管理类中提供对原始资源的访问 

前几个条款提到的资源管理类很棒。它们是你对抗资源泄漏的堡垒。但这个世界并不完美,许多APIs直接指涉资源,这时候我们需要直接访问原始资源。     

这时候需要一个函数可将RAII对象(如tr1::shared_ptr)转换为其所内含之原始资源。有两种做法可以达成目标:显示转换和隐式转换。    

tr1::shared_ptr和auto_ptr都提供一个get成员函数,用来执行显示转换,也就是返回智能指针内部的原始指针(的复件)。就像所有智能指针一样, tr1::shared_ptr和auto_ptr也重载了指针取值操作符(operator->和operator*),它们允许隐式转换至底部原始指针。(即在对智能指针对象实施->和*操作时,实际被转换为被封装的资源的指针。)    

class Font     

{         

    public:         

    ...         

    FontHandle get() const         //FontHandle 是资源;    显示转换函数         

    {            

             return f;         

    }         

    operator FontHandle() const         //隐式转换    这个值得注意,可能引起“非故意之类型转换”         

    {             

              return f;        
    
     }        

     ...     

};     

是否该提供一个显示转换函数(例如get成员函数)将RAII类转换为其底部资源,或是应该提供隐式转换,答案主要取决于RAII类被设计执行的特定工作,以及它被使用的情况。    

显示转换可能是比较受欢迎的路子,但是需要不停的get,get;而隐式转换又可能引起“非故意之类型转换”。    

请记住:

APIs往往要求访问原始资源,所以每一个RAII类应该提供一个“取得其所管理之资源”的方法。

对原始资源的访问可能经由显示转换或隐式转换。一般而言显示转换比较安全,但隐式转换对客户比较方便。

条款16:成对使用new和delete时要采取相同形式    

先看下一下代码:     

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

     ...     

     delete stringArray;     

使用了new动态申请了资源,也调用了delete释放了资源。但这代码存在“不明确行为”。stringArray对象中的99个不太可能被适当删除,因为它们的析构函数很可能没被调用。     

当我们使用new,有两件事情发生:第一,内存被分配出来;第二,针对此内存会有一个(或更多)构造函数被调用。

当你使用delete,也有两件事发生:针对此内存会有一个(或多个)析构函数被调用,然后内存才被释放。delete的最大问题在于:即将被删除的内存之内究竟有多少对象?这个问题的答案决定了有多少个析构函数必须被调用起来。     

解决以上问题事实上很简单:如果你调用new时使用[],你必须在对应调用delete时也使用[]。如果你调用new时没有使用[],那么也不该在对应调用delete时使用[]。      最好尽量不要对数组形式作typedefs动作。因为这样容易引起delete操作的“疑惑”(需不需要[]呢???)。     

请记住:

如果你在new表达式中使用[],必须在相应的delete表达式中也使用[]。如果你在new表达式中不使用[],一定不要在相应的delete表达式中使用[]。     

条款17:以独立语句将newed对象置入智能指针    

为了避免资源泄漏的危险,最好在单独语句内以智能指针存储newed所得对象。    

即:   

 int priority();     

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

std::tr1::shared_ptr<Widget> pw(new Widget);    //即在传入函数之前对智能指针初始化,而不是在传入参数中                                                                                     //对其初始化,因为那样可能引起操作序列的问题。    

processWidget(pw, priority());    

请记住:

以独立语句将newed对象存储于(置入)智能指针内。如果不这样做,一旦异常抛出,有可能导致难以察觉的资源泄漏。   

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