說(shuō)到 C/C++ 的資源管理，人人都會(huì)頭痛半天。自從 C++0x （就是 C++09 了）標(biāo)準(zhǔn)漏出風(fēng)聲之后， C++ 標(biāo)準(zhǔn)是否會(huì)引入自動(dòng)垃圾回收機(jī)制就成為了眾多 C++ 愛好者談?wù)摰脑掝}。但是實(shí)際上，在 C++ 標(biāo)準(zhǔn)的探索上，垃圾回收一直處在一個(gè)十分低下的地位。造成其這一處境的原因很多，也很復(fù)雜。我們來(lái)看看站在 C++ 程序員的角度上看，資源管理機(jī)制現(xiàn)在所面臨的局勢(shì)。

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來(lái)講， C/C++ 支持 3 種內(nèi)存管理方式，基于棧的自動(dòng)管理，基于堆的動(dòng)態(tài)管理，和基于全局區(qū)的靜態(tài)管理。由于 RAII 的理念，對(duì)于 C++ 來(lái)說(shuō)，內(nèi)存管理和其他資源管理本質(zhì)上沒有區(qū)別。因此對(duì)于資源而言，也就自然的擁有這樣 3 種管理方式。

首先簡(jiǎn)要的介紹一下 RAII 。 RAII 的全稱是 Resource Acquisition Is initialization 。這個(gè)思想的基本手法是對(duì)于一種想要使用的資源，為其書寫一個(gè) guard 類，在該類的構(gòu)造函數(shù)里進(jìn)行資源的請(qǐng)求，在析構(gòu)函數(shù)里進(jìn)行資源的釋放。例如假設(shè)我們想管理一個(gè)互斥鎖，可能的方式是：

struct  lock_guard
{
        lock_guard() { lock ();}
         ~ lock_guard() {unlock();}
} ;

     此后，對(duì)這個(gè)對(duì)象使用什么內(nèi)存管理方式，也就等價(jià)于對(duì)這個(gè)互斥鎖使用什么內(nèi)存管理方式。

         借助于 RAII ，以后我們可以只討論內(nèi)存資源的管理方式，其它資源的管理方式可以使用 RAII 來(lái)同樣的實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在我們已經(jīng)很自然的獲得了資源管理的 3 種方式：基于堆的動(dòng)態(tài)方式、基于棧的自動(dòng)方式和全局。值得一提的是，這 3 種方式中比較不容易出錯(cuò)的后兩種實(shí)際上可以解決大部分的資源管理需求。因?yàn)榻^大部分資源，都屬于獲取 - 使用 - 釋放型的，例如很多同步對(duì)象，文件鎖， WinGDI 里的許多 GDI 對(duì)象。我們?nèi)狈芾淼?，只有那些一次獲得，多個(gè)環(huán)境擁有，并且只能有一次釋放的少數(shù)資源。

         回到內(nèi)存模型來(lái)看，有一點(diǎn)讓我們無(wú)法將內(nèi)存與其它資源等同（反過來(lái)，把其它資源和內(nèi)存等同卻是可以的），那就是循環(huán)引用。 A 內(nèi)存可以持有指向 B 內(nèi)存的引用， B 內(nèi)存也可以反過來(lái)持有 A 內(nèi)存的引用。循環(huán)引用導(dǎo)致內(nèi)存管理不可以用“是否有指向該內(nèi)存的引用”來(lái)區(qū)分一塊內(nèi)存是否可以回收。從而喪失了一個(gè)絕佳的管理手段。但是在沒有循環(huán)引用的場(chǎng)合下，我們還是有非常簡(jiǎn)潔高效的管理方法的。那就是引用計(jì)數(shù)。

         引用計(jì)數(shù)是在沒有循環(huán)引用場(chǎng)合下進(jìn)行內(nèi)存管理的絕佳手段，它具有輕量、高效、即時(shí)、可控的優(yōu)點(diǎn)。而且在 C++ 里，引用計(jì)數(shù)已經(jīng)非常成熟，只需要使用 boost.shared_ptr 或者其它非官方的引用計(jì)數(shù)指針庫(kù)就可以了，而且據(jù)悉 C++09 很可能把 boost.shared_ptr 納入標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。引用計(jì)數(shù)的原則是，如果一個(gè)對(duì)象沒有別的指針或引用來(lái)指向它，那么這個(gè)對(duì)象就是可以釋放的。具體的手法有大把大把的資料可以查閱，這里就不詳細(xì)說(shuō)明了。引用計(jì)數(shù)通?？梢蕴幚砟男﹫?chǎng)合的資源管理問題呢？首先，對(duì)于單方向的資源管理，也就是多個(gè) A 的實(shí)體擁有 1 個(gè) B ，然而 B 并不會(huì)反過來(lái)依賴于 A （例如多個(gè)對(duì)象共享一個(gè)日志），引用計(jì)數(shù)是非常合適的。其次，對(duì)于擁有 - 反作用的場(chǎng)合，也就是 1 個(gè)或多個(gè) A 的實(shí)體擁有 1 個(gè)或多個(gè) B ，而 B 也擁有這些 A 的實(shí)體的引用，但是 B 的生存期仍然決定于 A 的生存期（例如父窗口擁有若干子窗口，子窗口也具有 parent 指針指向父窗口，但是子窗口的生存期決定于父窗口的生存期），這個(gè)時(shí)候 A 可以對(duì) B 使用引用計(jì)數(shù)指針，而 B 可以對(duì) A 使用原生的普通指針，同樣的可以很好的解決問題。

         現(xiàn)在所剩下的，就只有生存期的循環(huán)依賴了。如果 AB 互相持有對(duì)方的引用，而且 AB 互相的存在都依賴于對(duì)方，這樣引用計(jì)數(shù)就無(wú)法解決了。但是如果仔細(xì)想一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這種情況在 C++ 里幾乎不可能存在。生存期循環(huán)依賴只有 2 種后果，要么 A 和 B 的析構(gòu)函數(shù)里互相析構(gòu)（當(dāng)然就掛了），要么互相都不析構(gòu)（當(dāng)然就泄露了）。而這兩種都是在正常編程中不會(huì)出現(xiàn)的情況。所以如果即使僅僅使用引用計(jì)數(shù)，我們也可以解決幾乎所有的資源管理問題。

現(xiàn)在還剩下那么一丁點(diǎn)極少出現(xiàn)的不能處理的情況，我們可以使用更加復(fù)雜的 gc 來(lái)實(shí)現(xiàn)?？上У氖?，實(shí)現(xiàn)一個(gè) gc 所要耗費(fèi)的精力實(shí)在太大，而且?guī)缀醪豢杀苊獾囊蔀榍秩胧降膸?kù)。所以有點(diǎn)得不償失。而且 gc 通常會(huì)產(chǎn)生更多的毛?。?/span>

1．               你無(wú)法卻知對(duì)象析構(gòu)的具體時(shí)間，從而無(wú)法真正知道影響程序性能的瓶頸在什么地方。

2．               gc 都傾向于大量的使用內(nèi)存，直到內(nèi)存不夠的時(shí)候再進(jìn)行清理，這樣會(huì)導(dǎo)致程序的內(nèi)存用量嚴(yán)重顛簸，并且產(chǎn)生大量的換頁(yè)。

3．               過度的依賴于 gc 會(huì)使程序員大量的把可以由之前提到的各種方法來(lái)處理的資源交給 gc 來(lái)處理，無(wú)故的加重了 gc 的負(fù)擔(dān)。

4．               gc 的管理方法和 C++ 的析構(gòu)函數(shù)有可能產(chǎn)生語(yǔ)義上的沖突。

這就是為什么 C++ 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)垃圾回收的態(tài)度如此惡劣的原因。

我們現(xiàn)在回過頭來(lái)看 Java/C# 這樣的內(nèi)置 gc 的語(yǔ)言。這樣的語(yǔ)言由于使用了 gc ，就不可避免的放棄了析構(gòu)函數(shù)。為什么 gc 會(huì)和析構(gòu)函數(shù)產(chǎn)生沖突呢？一個(gè) gc 一般會(huì)希望在進(jìn)行垃圾回收的時(shí)候，整個(gè)過程是一個(gè)原子的，但析構(gòu)函數(shù)會(huì)破壞這一點(diǎn)，在釋放內(nèi)存的時(shí)候如果還要執(zhí)行代碼，那么難免會(huì)對(duì)整個(gè) gc 環(huán)境產(chǎn)生破壞性的影響。由于沒有析構(gòu)函數(shù)，這些語(yǔ)言就不可能做到 RAII ，也就是說(shuō)，它們的 gc 所能夠管理的，也就僅僅只有內(nèi)存而已了。對(duì)于其他資源， Java 等就必須手動(dòng)釋放。雖然 C# 提供了 with 關(guān)鍵字來(lái)緩解這一問題，但仍然無(wú)法徹底的解決。

還有什么麻煩呢？之前說(shuō)的那 4 點(diǎn)全部都有。雖然 JVM 的速度在不斷的提高，但是內(nèi)存使用這一點(diǎn)卻完全沒有發(fā)展，不能不說(shuō)是 gc 說(shuō)導(dǎo)致。它所帶來(lái)了什么好處呢？是內(nèi)存管理的自動(dòng)化，而不是資源管理的自動(dòng)化。

所以說(shuō) C++ 并不是世人所想象的那樣需要 gc ， C++ 本身就已經(jīng)提供了足夠強(qiáng)大的資源管理能力。基于棧的自動(dòng)管理，或者使用引用計(jì)數(shù)，幾乎可以達(dá)到和 gc 同樣的覆蓋面，而且沒有 gc 的那些問題， RAII 使得 C++ 在管理非內(nèi)存資源的時(shí)候還更加有優(yōu)勢(shì)，為什么不使用呢？

ps. 設(shè)計(jì)一個(gè)非官方的 gc 庫(kù)還是可以的。但是畢竟不會(huì)成為主流了。