假設(shè)我們和一個(gè)投資（例如，股票，債券等）模型庫(kù)一起工作，各種各樣的投資形式從一個(gè)根類 Investment 派生出來：
class Investment { ... }; // root class of hierarchy of
// investment types
進(jìn)一步假設(shè)這個(gè)庫(kù)使用了通過一個(gè) factory 函數(shù)為我們提供特定 Investment 對(duì)象的方法：
Investment* createInvestment(); // return ptr to dynamically allocated
// object in the Investment hierarchy;
// the caller must delete it
// (parameters omitted for simplicity)
通過注釋指出，當(dāng) createInvestment 函數(shù)返回的對(duì)象不再使用時(shí)，由 createInvestment 的調(diào)用者負(fù)責(zé)刪除它。那么，請(qǐng)考慮，寫一個(gè)函數(shù) f 來履行以下職責(zé)：
void f()
{
Investment *pInv = createInvestment(); // call factory function
... // use pInv
delete pInv; // release object
}
這個(gè)看上去沒問題，但是有幾種情形會(huì)造成 f 在刪除它從 createInvestment 得到的 investment 對(duì)象時(shí)失敗。有可能在這個(gè)函數(shù)的 "..." 部分的某處有一個(gè)提前出現(xiàn)的 return 語句。如果這樣一個(gè) return 執(zhí)行了，控制流程就再也無法到達(dá) delete 語句。還可能發(fā)生的一個(gè)類似情況是如果 createInvestment 的使用和刪除在一個(gè)循環(huán)里，而這個(gè)循環(huán)以一個(gè) continue 或 goto 語句提前退出。還有，"..." 中的一些語句可能拋出一個(gè)異常。如果這樣，控制流程不會(huì)再到達(dá)那個(gè) delete。無論那個(gè) delete 被如何跳過，我們泄漏的不僅僅是容納 investment 對(duì)象的內(nèi)存，還包括那個(gè)對(duì)象持有的任何資源。
當(dāng)然，小心謹(jǐn)慎地編程能防止這各種錯(cuò)誤，但考慮到這些代碼可能會(huì)隨著時(shí)間的流逝而發(fā)生變化。為了對(duì)軟件進(jìn)行維護(hù)，一些人可能會(huì)在沒有完全把握對(duì)這個(gè)函數(shù)的資源管理策略的其它部分的影響的情況下增加一個(gè) return 或 continue 語句。尤有甚者，f 的 "..." 部分可能調(diào)用了一個(gè)從不慣于拋出異常的函數(shù)，但是在它被“改良”后突然這樣做了。依賴于 f 總能到達(dá)它的 delete 語句根本靠不住。
為了確保 createInvestment 返回的資源總能被釋放，我們需要將那些資源放入一個(gè)類中，這個(gè)類的析構(gòu)函數(shù)在控制流程離開 f 的時(shí)候會(huì)自動(dòng)釋放資源。實(shí)際上，這只是本文介紹的觀念的一半：將資源放到一個(gè)對(duì)象的內(nèi)部，我們可以依賴 C++ 的自動(dòng)地調(diào)用析構(gòu)函數(shù)來確保資源被釋放。（過一會(huì)兒我們還要介紹本文觀念的另一半。）
許多資源都是動(dòng)態(tài)分配到堆上的，并在一個(gè)單獨(dú)的塊或函數(shù)內(nèi)使用，而且應(yīng)該在控制流程離開那個(gè)塊或函數(shù)的時(shí)候釋放。標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的 auto_ptr 正是為這種情形量體裁衣的。auto_ptr 是一個(gè)類似指針的對(duì)象（一個(gè)智能指針），它的析構(gòu)函數(shù)自動(dòng)在它指向的東西上調(diào)用 delete。下面就是如何使用 auto_ptr 來預(yù)防 f 的潛在的資源泄漏：
void f()
{
std::auto_ptr<Investment> pInv(createInvestment()); // call factory
// function
... // use pInv as
// before
} // automatically
// delete pInv via
// auto_ptr’s dtor
這個(gè)簡(jiǎn)單的例子示范了使用對(duì)象管理資源的兩個(gè)重要的方面：
獲得資源后應(yīng)該立即移交給資源管理對(duì)象。如上，createInvestment 返回的資源被用來初始化即將用來管理它的 auto_ptr。實(shí)際上，因?yàn)楂@取一個(gè)資源并在同一個(gè)語句中初始化資源管理對(duì)象是如此常見，所以使用對(duì)象管理資源的觀念也常常被稱為 Resource Acquisition Is Initialization (RAII)。有時(shí)被獲取的資源是被賦值給資源管理對(duì)象的，而不是初始化它們，但這兩種方法都是在獲取資源的同時(shí)就立即將它移交給資源管理對(duì)象。
資源管理對(duì)象使用它們的析構(gòu)函數(shù)確保資源被釋放。因?yàn)楫?dāng)一個(gè)對(duì)象被銷毀時(shí)（例如，當(dāng)一個(gè)對(duì)象離開其活動(dòng)范圍）會(huì)自動(dòng)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，無論控制流程是怎樣離開一個(gè)塊的，資源都會(huì)被正確釋放。如果釋放資源的動(dòng)作會(huì)引起異常拋出，事情就會(huì)變得棘手，不過，關(guān)于那些問題以后我將專題講解，所以不必?fù)?dān)心它。
因?yàn)楫?dāng)一個(gè) auto_ptr 被銷毀的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)刪除它所指向的東西，所以不要讓超過一個(gè)的 auto_ptr 指向同一個(gè)對(duì)象非常重要。如果發(fā)生了這種事情，那個(gè)對(duì)象就會(huì)被刪除超過一次，而且會(huì)讓你的程序通過捷徑進(jìn)入未定義行為。為了防止這個(gè)問題，auto_ptrs 具有不同尋常的特性：拷貝它們（通過拷貝構(gòu)造函數(shù)或者拷貝賦值運(yùn)算符）就是將它們置為空，拷貝的指針被設(shè)想為資源的唯一所有權(quán)。
std::auto_ptr<Investment> // pInv1 points to the
pInv1(createInvestment()); // object returned from
// createInvestment
std::auto_ptr<Investment> pInv2(pInv1); // pInv2 now points to the
// object; pInv1 is now null
pInv1 = pInv2; // now pInv1 points to the
// object, and pInv2 is null
這個(gè)奇怪的拷貝行為，增加了潛在的需求，就是通過 auto_ptrs 管理的資源必須絕對(duì)沒有超過一個(gè) auto_ptr 指向它們，這也就意味著 auto_ptrs 不是管理所有動(dòng)態(tài)分配資源的最好方法。例如，STL 容器要求其內(nèi)含物能表現(xiàn)出“正常的”拷貝行為，所以 auto_ptrs 的容器是不被允許的。
相對(duì)于 auto_ptrs，另一個(gè)可選方案是一個(gè)引用計(jì)數(shù)智能指針（reference-counting smart pointer, RCSP）。一個(gè) RCSP 是一個(gè)智能指針，它能持續(xù)跟蹤有多少對(duì)象指向一個(gè)特定的資源，并能夠在不再有任何東西指向那個(gè)資源的時(shí)候刪除它。就這一點(diǎn)而論，RCSP 提供的行為類似于垃圾收集（garbage collection）。與垃圾收集不同的是，無論如何，RCSP 不能打破循環(huán)引用（例如，兩個(gè)沒有其它使用者的對(duì)象互相指向?qū)Ψ剑?BR>
TR1 的 tr1::shared_ptr是一個(gè) RCSP，所以你可以這樣寫 f：
void f()
{
...
std::tr1::shared_ptr<Investment>
pInv(createInvestment()); // call factory function
... // use pInv as before
} // automatically delete
// pInv via shared_ptr’s dtor
這里的代碼看上去和使用 auto_ptr 的幾乎相同，但是拷貝 shared_ptrs 的行為卻自然得多：
void f()
{
...
std::tr1::shared_ptr<Investment> // pInv1 points to the
pInv1(createInvestment()); // object returned from
// createInvestment
std::tr1::shared_ptr<Investment> // both pInv1 and pInv2 now
pInv2(pInv1); // point to the object
pInv1 = pInv2; // ditto - nothing has
// changed
...
} // pInv1 and pInv2 are
// destroyed, and the
// object they point to is
// automatically deleted
因?yàn)榭截?tr1::shared_ptrs 的工作“符合預(yù)期”，它們能被用于 STL 容器以及其它和 auto_ptr 的非正統(tǒng)的拷貝行為不相容的環(huán)境中。
不要搞錯(cuò)，本文不是關(guān)于 about auto_ptr，tr1::shared_ptr 或任何其它種類的智能指針。而是關(guān)于使用對(duì)象管理資源的重要性的。about auto_ptr 和 tr1::shared_ptr 僅僅是做這些事的對(duì)象的例子。（關(guān)于 tr1::shared_ptr 的更多信息，請(qǐng)參考 Item 14，18 和 54。）
about auto_ptr 和 tr1::shared_ptr 都在它們的析構(gòu)函數(shù)中使用 delete，而不是 delete []。這就意味著將 about auto_ptr 或 tr1::shared_ptr 用于動(dòng)態(tài)分配的數(shù)組是個(gè)餿主意，可是，可悲的是，那居然可以編譯：
std::auto_ptr<std::string> // bad idea! the wrong
aps(new std::string[10]); // delete form will be used
std::tr1::shared_ptr<int> spi(new int[1024]); // same problem
你可能會(huì)吃驚地發(fā)現(xiàn) C++ 中沒有可用于動(dòng)態(tài)分配數(shù)組的類似 auto_ptr 或 tr1::shared_ptr 這樣的東西，甚至在 TR1 中也沒有。那是因?yàn)?vector 和 string 幾乎總是能代替動(dòng)態(tài)分配數(shù)組。如果你依然覺得有可用于數(shù)組的類似 auto_ptr 和類似 tr1::shared_ptr 的類更好一些的話，可以去看看 Boost。在那里，你將高興地找到 boost::scoped_array 和 boost::shared_array 兩個(gè)類提供你在尋找的行為。 本 Item 的關(guān)于使用對(duì)象管理資源的指導(dǎo)間接表明：如果你手動(dòng)釋放資源（例如，使用 delete，而不使用資源管理類），你就是在自找麻煩。像 auto_ptr 和 tr1::shared_ptr 這樣的預(yù)制的資源管理類通常會(huì)使本文的建議變得容易，但有時(shí)，你使用了一個(gè)資源，而這些預(yù)加工的類不能如你所愿地做事。如果碰上這種情況，你就需要精心打造你自己的資源管理類。那也并非困難得可怕，但它包含一些需要你細(xì)心考慮的微妙之處。
作為最后的意見，我必須指出 createInvestment 的未加工指針的返回形式就是資源泄漏的請(qǐng)?zhí)驗(yàn)檎{(diào)用者忘記在他們?nèi)』貋淼闹羔樕险{(diào)用 delete 實(shí)在是太容易了。（即使他們使用一個(gè) auto_ptr 或 tr1::shared_ptr 來完成 delete，他們?nèi)匀槐仨氂涀?createInvestment 的返回值存儲(chǔ)到智能指針對(duì)象中。）對(duì)付這個(gè)問題需要改變 createInvestment 的接口。
Things to Remember
·為了防止資源泄漏，使用 RAII 對(duì)象，在 RAII 對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)中獲得資源并在析構(gòu)函數(shù)中釋放它們。
·兩個(gè)通用的 RAII 是 tr1::shared_ptr 和 auto_ptr。tr1::shared_ptr 通常是更好的選擇，因?yàn)樗目截悤r(shí)的行為是符合直覺的。拷貝一個(gè) auto_ptr 是將它置為空。
posted on 2005-10-29 21:14
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