使用对象来管理资源

摘要: 使用对象来管理资源 Effective C++笔记 http://harttle.com/2015/08/02/effective-cpp-13.html
熟悉智能指针的人肯定不会对此觉得陌生。利用C++中对象自动析构的特性，自动地释放资源。 C++编译器并未提供自动的垃圾回收机制，因此释放资源的责任落在了开发者的头上。 我们被要求总是成对地使用

new

和

delete

，例如：

Investment *pInv = createInvestment(); ... delete pInv;

createInvestment

这样的方法属于工厂方法（factory function），用来创建一个对象的实例。

上述代码确实能够在不泄漏内存的情况下很好地执行，但问题出在

createInvestment()

函数把释放资源的责任交给了客户， 但并未显式地声明这一点，因而客户有时并不知情。即使客户知道该资源需要销毁， 也可能由于流控制语句或者异常的出现而使得资源未被及时释放。
幸运的是，我们可以用对象来包装资源，并在析构函数中释放它。这样客户便不需要维护资源的内存了。

std::auto_ptr

便是这样一个对象，它被称为智能指针（smart pointer）。 典型的使用场景是，资源在堆空间中存储但只在局部被使用。

void f()
{
std::auto_ptr<Investment> pInv(createInvestment());
}

在

f()

调用结束时

pInv

退出作用域，析构函数被调用，最终使得资源被释放。
事实上，让

createInvestment

直接返回智能指针是更好的设计。
可以看到，使用对象来管理资源的关键在于：创建资源后立即放入资源管理对象中，并利用资源管理对象的析构函数来确保资源被释放。

资源管理对象的实现框架正是RAII原则：acquisition is initialization，用一个资源来初始化一个智能指针。指针的析构函数中释放资源。

值得注意的是，为了防止对象被多次释放，

auto_ptr

应当是不可复制的。
复制一个

auto_ptr

会使它变成空，资源被交付给另一个只能指针。

std::auto_ptr<int> p1 (new int);
*p1.get()=10;
std::auto_ptr<int> p2 (p1);
std::cout << "p2 points to " << *p2 << '\n';
// p2 points to 10
// (p1 is now null-pointer auto_ptr)

.get

方法返回资源的指针。

auto_ptr

古怪的复制行为导致它并不是管理资源的最佳方式，甚至在STL中

auto_ptr

的容器也是不允许的： 可以创建这样的容器，但往里面添加元素（例如

push_back

）时会导致编译错。

auto_ptr<int> p1(new int); vector<auto_ptr<int>> v;
// OK，可以编译 v.push_back(p1);
// 编译错！

此处我们引入一个引用计数（reference-counting smart pointer，RCSP）的指针

shared_ptr

。 它在没有任何其他指针引用到该资源时，进行资源的释放。不同于垃圾回收器，

shared_ptr

未能解决环状引用的问题。
值得注意的是

auto_ptr

和

shared_ptr

只能管理单个资源，因为它们是使用

delete

而非

delete[]

来实现资源释放的。常见的错误便是传递数组进去：

std::tr1::shared_ptr<int> spi(new int[1024]);

在最新的C++标准中，智能指针已经归入

std

命名空间了。我们可以这样使用：

std::shared_ptr<int>

。

虽然智能指针有这样的问题，但C++并未提供管理数组的智能指针，因为

vector

等容器就可以很好地完成这个工作。 如果你真的需要，可以求助与Boost社区的

boost::scoped_array

和

boost::shared_array

。