《Effective C++》 读书笔记之三 资源管理

《Effective C++》 读书笔记之三 资源管理

准备知识：

1. 所谓资源就是，一旦用了它，将来必须还给系统。最常用的资源是动态分配内存，其他常见的资源有文件描述器、互斥锁、图形界面的字形和笔刷、数据库连接以及网络sockets。

2. auto_ptr 是个“类指针对象”，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。auto_ptr位于 #include <memory> 头文件。由于auto_ptr被销毁时会自动删除它所指之物，所以一定要注意别让多个auto_ptr指向同一个对象。auto_ptr有个不寻常的性质：若通过copy构造函数或copy assignment操作符复制它们，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。auto_ptr并非管理动态分配资源的神兵利器。

3. Reference-counting smart pointer（引用计数型智慧指针RCSP）是auto_ptr的一种替代方案。持续追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。RCSPs提供的行为类似垃圾回收，不同的是，RCSPs无法打破环状引用（例如两个其实已经没有被使用的对象彼此互指，因而好像还处于“被使用”状态）。

4. TR1的tr1::shared_ptr 是一个RCSP。

5. auto_ptr和tr1::shared_ptr两者都在其析构函数内做delete而不是delete[]动作。那意味着动态分配而得的array身上使用auto_ptr或tr1::shared_ptr是不明智的。但是这是可以通过编译的。

//准备知识2 auto_ptr不寻常的性质

std::auto_ptr<Investment> pInv(createInvestment());
//pInv指向createInvestment()返回物
std::auto_ptr<Investment> pInv2(pInv);
//现在pInv2指向对象，pInv被置为null
pInv = pInv2;
//现在pInv指向对象，pInv2被置为null

正文

条款13：以对象管理资源 Use objects to manage resource

获取资源后立刻放进管理对象内。（资源取得时机便是初始化时机。Resource Acquisition Is Initialization;简称RAII）

管理对象运用析构函数确保资源被释放。

例子如下：

class Investment{...};
Investment* createInvestment();

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


void f()//shared_ptr版本
{
	...
	std::tr1::shard_ptr<Investment> pInv(createInvestment());
	//pInv指向createInvestment()返回物
	std::tr1::shard_ptr<Investment> pInv2(pInv);
	//现在pInv，pInv2指向同一对象
	pInv = pInv2;
	//无任何改变
	...
}

重点：

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. 两个常用的RAII classes 分布式tr1::shared_ptr 和auto_ptr。前者通常是较佳选择，因为其copy行为比较直观。若选择auto_ptr，复制动作会使它指向null。

2016-11-03 22:23:43

条款14：在资源管理类中小心copying行为。

当一个RAII对象被复制，有如下几种可能

1. 禁止复制。

   class Lock:private Uncopyable{ };

2. 对底层资源祭出“引用计数法”。有时候我们希望保有资源，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“被引用数”递增。tr1::shared_ptr便是如此。tr1::shared_ptr允许指定所谓的“删除器”，那是一个函数或函数对象，当引用次数为0时便被调用。删除器对tr1::shared_ptr构造函数而言是可有可无的第二参数。

3. 复制底部资源。进行深度拷贝。

4. 转移底部资源的拥有权。采用auto_ptr。

class Lock{
public:
    //以某个Mutex初始化shared_ptr，并以unlock函数作为删除器
    explicit Lock(Mutex *pm):mutexPtr(pm,unlock)
    {
        lock(mutexPtr.get());
    }
private:
    std::tr1::shared_ptr<Mutex> mutexPtr;
}

重点：

1. 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。

2. 普通而常见的RAII class copying行为是：抑制copying、施行引用计数法。不过其他行为也都可能被实现。

2016-11-03 23:59:30

条款15：在资源管理类中提供对原始资源的访问。

有时候需要一个函数可将 RAII class 对象转换为其所内含之原始资源。有两种做法可以达成目标：

1.显式转换

tr1::shared_ptr和auto_ptr都提供一个get成员函数，用来执行显式转换，也就是它会返回智能指针内部的原始指针。

例子如下：

std::tr1::shared_ptr<Investment> pInv(createInvestment());

int daysHeld(const Investment* pi);

int days = daysHeld(pInv);//错误！！！ 不允许直接使用智能指针，需要获取原始资源。

int days = daysHeld(pInv.get());//good!!!将pInv内的原始指针传给daysHeld

2.隐式转换

几乎所有的智能指针都重载了指针取值操作符(operator->和operator*)，tr1::shared_ptr和auto_ptr也重载了取值操作符，它们允许隐式转换至底部原始指针。

例子如下：

class Investment{
public:
	bool isTaxFree() const;
	...
};

Investment* createInvestment();
std::tr1::shared_ptr<Investment> pi1(createInvestment());
bool taxable1 = !(pi1->isTaxFree());//经过operator->访问资源

std::tr1::shared_ptr<Investment> pi2(createInvestment());

bool taxable2 = !((*pi1).isTaxFree());//经过operator*访问资源

重点：

1. APIs往往要求访问原始资源，所以每一个RAII class应该提供一个“取得所管理之资源”的办法。

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

2016-11-04 17:44:52

条款16：成对使用new和delete时要采取相同形式。

当你使用new，有两件事发生。第一，通过operator new的函数内存被分配出来。第二，针对此内存会有一个构造函数被调用。

当你使用delete，有两件事发生。第一，针对此内存会有一个（或多个）析构函数调用。第二，通过operator delete的函数释放内存。

delete的最大问题在于：即将被删除的内存之内究竟存有多少个对象？

当你对一个指针使用delete，唯一能够让delete知道内存中是否存在一个“数组大小记录”的办法就是：由你来告诉它。如果你使用delete时加上中括号[],delete便认定指针指向一个数组，否则它便认定指针指向单一对象。

例子如下：

std::string* stringPtr1 = new std::string;
std::string* stringPtr2 = new std::string[100];
...
delete stringPtr1;//删除一个对象
delete [] stringPtr2;//删除一个由对象组成的数组

尽量不要对数组形式做typedefs动作。可以使用vector或者string来替代。

重点：

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

2016-11-04 17:54:51

条款17：以独立语句将newed对象置于智能指针。

例子：

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

调用processWidget:

processWidget(new Widget,priority());//不能通过编译
processWidget(std::tr1::shared_ptr<Widget> (new Widget),priority());//可以通过编译

调用processWidget之前，编译器必须创建代码，做一下3件事：

1.调用priority;

2.执行“new Widget”;

3.调用tr1::shared_ptr构造函数。

由于C++编译器以什么样的次序完成这件事，弹性很大。

一种可能的操作顺序是2，1，3。但是在执行2后，如果执行1时，发生异常，那么2中返回的指针被遗失。

而且3还没有来得及执行，所以2返回的指针没有置入st1::shared_ptr内，所以会发生资源泄漏。

避免这类问题的办法很简单：使用分离语句。分别写出(1)创建Widget；

(2)将它置于一个智能指针内，然后再把那个智能指针传给processWidget：

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

重点：

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

2016-11-04 22:56:02