今天來(lái)講講怎么編寫(xiě)異常安全的代碼。
程序運(yùn)行過(guò)程中，往往需要對(duì)一些流程加入異常處理，來(lái)提高程序的robust.比如
通過(guò)try catch來(lái)捕捉異常
try
{
??? pMemory = new char[MAX_BUF_SIZE];
}
catch(std::bad_alloc& e)
{
??? //error handling,er:do something resource free
}
但在程序代碼段中出現(xiàn)大量的try catch,不僅從美觀，效率和程序輸寫(xiě)上都是不怎么好。
而另外一種對(duì)于異常的處理方法是依賴于c++的ctor/dctor的匹配來(lái)做的，就是所謂的
RAII,這個(gè)很容易讓人聯(lián)想到std::auto_ptr
std::auto_ptr<int> tmp(new int);
通過(guò)new分配的對(duì)象會(huì)在tmp生命結(jié)束后，釋放相關(guān)的資源，通過(guò)這種方式，就能保證在程序異常，或退出時(shí)，已分配的對(duì)象能正確自動(dòng)的釋放擁有的資源，而在對(duì)象聲明周期內(nèi)，可以保證資源的有效性。
這種方式就是今天blog要寫(xiě)的主要內(nèi)容，我們可以看到std::auto_ptr作用范圍很小，只能對(duì)從堆上分配的對(duì)象進(jìn)行管理，假如對(duì)文件打開(kāi)句柄實(shí)行RAII,你也許會(huì)認(rèn)為再寫(xiě)個(gè)不就是了，但這樣只會(huì)造成源代碼里充滿了這些資源管理的類(lèi)，這導(dǎo)致了一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，好的結(jié)構(gòu)在繁瑣的流暢前面變的難堪。
那怎么樣對(duì)這個(gè)進(jìn)行泛化，從而能對(duì)比如從簡(jiǎn)單的指針釋放，文件句柄維護(hù)，甚至相關(guān)的成員函數(shù)。我們來(lái)看下loki::socpeguard是怎么實(shí)現(xiàn)的：
先看下基本的用法
(1)? FILE* hFileOpen = fopen(....);
(2)? LOKI_ON_BLOCK_EXIT(flose,hFileOpen);
line2會(huì)在出LOKI_ON_BLOCK_EXIT域或程序異常結(jié)束時(shí)被調(diào)用，下面是對(duì)類(lèi)成員的調(diào)用
void CTestObject::Create
{
??? LOKI_ON_BLOCK_EXIT_OBJ(*this,FressResouce);
??? ...
}
同上面差不多，會(huì)在這個(gè)函數(shù)結(jié)束后或異常結(jié)束后調(diào)用類(lèi)成員的FreeResource.在正常流程結(jié)束后，可以通過(guò)調(diào)用Dismiss來(lái)防止對(duì)FreeResouce的調(diào)用，即類(lèi)似數(shù)據(jù)庫(kù)操作的commit操作。下面來(lái)分析下LOKI的實(shí)現(xiàn)：
從上面可以看到，RAII的是：
1：構(gòu)造函數(shù)對(duì)資源的獲取
2：稀構(gòu)函數(shù)對(duì)資源的釋放
先來(lái)看下LoKi對(duì)上面那2個(gè)宏的定義
#define LOKI_ON_BLOCK_EXIT????? Loki::ScopeGuard LOKI_ANONYMOUS_VARIABLE(scopeGuard) = Loki::MakeGuard
#define LOKI_ON_BLOCK_EXIT_OBJ? Loki::ScopeGuard LOKI_ANONYMOUS_VARIABLE(scopeGuard) = Loki::MakeObjGuard
上面的Loki::ScopeGuard是一個(gè)基類(lèi)的別名
typedef const ScopeGuardImplBase& ScopeGuard;
而LOKI_ANONYMOUS_VARIABLE(scopeGuard)用來(lái)我們產(chǎn)生唯一的名字，有時(shí)假如需要調(diào)用Dismiss的話，則需要自己去實(shí)現(xiàn)宏定義的內(nèi)容，這樣才能通過(guò)對(duì)象訪問(wèn)。Loki::MakeGuard或Loki::MakeObjGuard是用來(lái)產(chǎn)生對(duì)象的實(shí)際類(lèi)型的，下面是一個(gè)
Loki::MakeGuard的例子：
template <typename F, typename P1>
inline ScopeGuardImpl1<F, P1> MakeGuard(F fun, P1 p1)
{
??? return ScopeGuardImpl1<F, P1>::MakeGuard(fun, p1);
}
可以看到ScopeGuardImpl1<F, P1>是要產(chǎn)生的具體類(lèi)型，MakeGuard通過(guò)函數(shù)參數(shù)的數(shù)目來(lái)重載的，而MakeGuard此處的作用是要睡死了...-_-'',作用是利用函數(shù)自動(dòng)推導(dǎo)出參數(shù)的類(lèi)型，這樣就免去了指定ScopeGuardImpl1的類(lèi)型的麻煩，而
ScopeGuardImpl1<F, P1>::MakeGuard(fun, p1);
簡(jiǎn)單的返回對(duì)象的一個(gè)臨時(shí)變量，并assign給一個(gè)上面的一個(gè)scopeguard的實(shí)例，這里依賴一個(gè)C++的特性，臨時(shí)變量的聲命周期和通過(guò)他初始化的引用類(lèi)型的聲明周期是一致的。
從上面可以看到Loki定義了一個(gè)ScopeGuardImplBase的基礎(chǔ)類(lèi)。這個(gè)類(lèi)定義了一個(gè)基本的方法Dismiss,以及相關(guān)的狀態(tài)。下面是loki中這個(gè)類(lèi)的定義
class ScopeGuardImplBase
{
??? ScopeGuardImplBase& operator =(const ScopeGuardImplBase&);
?protected:
??? ~ScopeGuardImplBase()
??? {}
??? ScopeGuardImplBase(const ScopeGuardImplBase& other) throw()
??????? : dismissed_(other.dismissed_)
??? {
??????? other.Dismiss();
??? }
??? template <typename J>
??? static void SafeExecute(J& j) throw()
??? {
??????? if (!j.dismissed_)
?????????? try
?????????? {
????????????? j.Execute();
?????????? }
?????????? catch(...)
?????????? {}
???? }
???????
???? mutable bool dismissed_;
public:
???? ScopeGuardImplBase() throw() : dismissed_(false)
???? {}
???? void Dismiss() const throw()
???? {
???????? dismissed_ = true;
????? }
};
可以看到類(lèi)里面定義了上面所說(shuō)的一些屬性，其中SafeExecute用來(lái)提供子類(lèi)同一的資源釋放方法，并調(diào)用子類(lèi)的方法來(lái)具體操作，因?yàn)橄嚓P(guān)的函數(shù)，變量都保存在具體的子類(lèi)，可以看到這個(gè)函數(shù)使用了try catch，這里加這個(gè)的目的是，因?yàn)橘Y源釋放要在子類(lèi)的稀構(gòu)里被觸發(fā)，而調(diào)用具體的方法是外面?zhèn)鬟M(jìn)來(lái)的，所以無(wú)法保證一定是異常安全的，而假如在稀構(gòu)里面異常的話，會(huì)導(dǎo)致程序的行為無(wú)法定義。
下面具體來(lái)看下一個(gè)子類(lèi)的實(shí)現(xiàn)：
template <typename F, typename P1>
class ScopeGuardImpl1 : public ScopeGuardImplBase
{
public:
??? static ScopeGuardImpl1<F, P1> MakeGuard(F fun, P1 p1)
??? {
??????? return ScopeGuardImpl1<F, P1>(fun, p1);
??? }
??? ~ScopeGuardImpl1() throw()
??? {
??????? SafeExecute(*this);
??? }
??? void Execute()
??? {
??????? fun_(p1_);
??? }
protected:
??? ScopeGuardImpl1(F fun, P1 p1) : fun_(fun), p1_(p1)
??? {}
??? F fun_;
??? const P1 p1_;
};
在LoKi里面可以看到很多類(lèi)似ScopeGuardImpl1的定義，比如ScopeGuardImpl0，
ScopeGuardImpl2，可以發(fā)現(xiàn)最后面的數(shù)字表示具體參數(shù)的數(shù)目。
可以看到上面所說(shuō)的MakeGuard的定義，以及對(duì)基類(lèi)方法的調(diào)用，可以看到構(gòu)造函數(shù)接收的類(lèi)型，一個(gè)函數(shù)對(duì)象，和一些參數(shù)對(duì)象，并保存，對(duì)于成員函數(shù)的scopeguard,LoKi定義了1些相似的類(lèi)，主要是增加了對(duì)象的引用，還有就是函數(shù)的調(diào)用方式上。
上面可以看到參數(shù)是通過(guò)值的方式來(lái)保存的而不是通過(guò)引用。而且是const屬性的，下面是相關(guān)的分析。
1：通過(guò)傳值的方式，從而避免了異常拋出時(shí)，可能引用的對(duì)象被稀構(gòu)
2：加const屬性，從而保證了在func需要參數(shù)是reference時(shí)而保存的參數(shù)確是非const時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的編譯錯(cuò)誤，因?yàn)閷?duì)reference傳人const non-reference形式是錯(cuò)誤的。
而對(duì)于1的方式，存在的一種問(wèn)題是假如操作的fun需要傳入引用，那傳進(jìn)去的值就無(wú)法在釋放的函數(shù)中被改變，而2是對(duì)這種的一種類(lèi)似契約似的編程，Loki 提供的方法是通過(guò)一個(gè)中間對(duì)象來(lái)保存操作參數(shù)的引用，并賦予這個(gè)對(duì)象自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。下面是這個(gè)類(lèi)的定義：
template <class T>
class RefToValue
{??
public:
??? RefToValue(T& ref) : ref_(ref)
??? {}
??? RefToValue(const RefToValue& rhs) : ref_(rhs.ref_)
??? {}
??? operator T& () const
??? {
??????? return ref_;
??? }
private:
??? // Disable - not implemented
??? RefToValue();
??? RefToValue& operator=(const RefToValue&);
???????
??? T& ref_;
};
可以很清楚的看到類(lèi)的實(shí)現(xiàn)，下面是一個(gè)工具類(lèi)
template <class T>
inline RefToValue<T> ByRef(T& t)
{
???? return RefToValue<T>(t);
}
下面給個(gè)具體的例子，假如
template<typename _Ty>
void SAFEDELETE(_Ty*& ptr)
{
?? if (NULL != ptr)
????? delete ptr;
?? ptr = NULL;
}
char* ptr = new char;
?
{
??? LOKI_ON_BLOCK_EXIT(SAFEDELETE<char>,Loki::ByRef(ptr));
}
?
if (NULL == ptr)
? std::cout << "NULL" << std::endl;
基本上就這么多了，sleep去了
??????????????????????????????????????????????????? alex_yuu