C++ RAII 资源管理惯用法
Categories: C++ / RAII / 资源管理
在一些代码中，需要为了考虑出错情形的资源清理逻辑。
比如下面这段代码, 申请一段堆内存，在某个操作失败需要提前return时需要释放这个资源，否则就会内存泄露。
char *p = new char[1024];
if (操作1失败) {
delete[] p;
p = nullptr;
return;
}
if (操作2失败) {
delete[] p;
p = nullptr;
return;
}
if (操作3失败) {
delete[] p;
p = nullptr;
return;
}
delete[] p;
p = nullptr;这种情形我们可以归纳成：先分配资源，然后进行相关操作，在任一中间步骤中操作出错时对资源进行回收，如果中间步骤没有错误，我们在资源使用完毕之后也要回收相应的资源
但是实际在编写这样的代码时太容易出错了，必须时刻保持警惕，在任何一个出错步骤中都要记得回收资源（实际中很容易忘记），同时造成了大量重复逻辑。
改进1：使用goto
char *p = new char[1024];
if (操作1失败) {
goto cleanup;
}
if (操作2失败) {
goto cleanup;
}
if (操作3失败) {
goto cleanup;
}
cleanup:
delete[] p;
p = nullptr;一旦中间某个步骤出错，则跳转到统一的清理点处进行资源清理操作。
改进二：使用do…while(0)
char *p = new char[1024];
do {
if (操作1失败) {
break
}
if (操作2失败) {
break
}
if (操作3失败) {
break
}
}while (0);
delete[] p;
p = nullptr;可以利用do…while(0)循环中的break特性巧妙地将资源回收操作集中到一个地方。
改进三：RAII
RAII是英文Resource Acquisition Is Initialization的缩写，即”资源获取就是初始化”。通俗地说，所谓RAII就是资源在你拿到时就已经初始化好了，一旦你不再需要这个资源，该资源可以自动释放。
对于C++来说，即资源在构造函数中初始化（可以在构造函数中调用单独的初始化函数），在析构函数中释放或清理。
常见的情形就是在函数调用中，创建C++对象时分配资源，当对象出了作用域时会自动被清理和释放，即析构。（不管这个这个对象是如何出作用域的——中间某个步骤不满足提前return掉还是正常走完全部流程后 return）。
class HeapObjectWrapper {
public:
HeapObjectWrapper(int size) {
p_ = new char[size];
}
~HeapObjectWrapper() {
delete[] p_;
p = nullptr;
}
private:
char* p_;
};
HeapObjectWrapper heapObj(1024);
if (操作1不成功)
return;
if (操作2不成功)
return;
if (操作3不成功)
return;heapObj对象一旦出了其作用域，会自动调用其析构函数释放堆内存。
RAII惯用法中的对资源的”分配”和”释放”的含义可以延伸出成各种外延和内涵来，如对多线程锁的获取和释放。
比如下面场景
void SomeFunction()
{
获取某把锁；
if (条件1)
{
if (条件2)
{
某些操作1
释放锁;
return;
}
else (条件3)
{
某些操作2
释放锁;
return;
}
}
if (条件3)
{
某些操作3
释放锁;
return;
}
某些操作4
释放锁;
}
为了避免死锁，我们必须在每个可能退出的分支上释放锁。随着逻辑写得越来越复杂，我们忘记在某个退出分支加上释放锁的代码的可能性也越来越大。而RAII惯用法正好解决了这个问题，我们可以将锁包裹成一个对象，在构造函数中获取锁，在析构函数中释放锁
class SomeLockGuard
{
public:
SomeLockGuard()
{
//加锁
m_lock.lock();
}
~SomeLockGuard()
{
//解锁
m_lock.unlock();
}
private:
SomeLock m_lock;
};
void SomeFunction()
{
SomeLockGuard lockWrapper;
if (条件1)
{
if (条件2)
{
某些操作1
return;
}
else (条件3)
{
某些操作2
return;
}
}
if (条件3)
{
某些操作3
return;
}
某些操作4
}
这也是std::lock_guard和boost::mutex::scoped_lock的原理。