RAII慣用法是什么

這篇文章主要講解了“RAII慣用法是什么”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來(lái)研究和學(xué)習(xí)“RAII慣用法是什么”吧！

軟件開(kāi)發(fā)中，會(huì)用到各種各樣的資源。狹義的資源指內(nèi)存，而廣義的資源包括文件、網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)庫(kù)連接、信號(hào)量、事件、線程、內(nèi)存等，甚至可以是狀態(tài)。資源獲取后由于種種原因?qū)е?**不能釋放的資源稱為資源泄漏。針對(duì)資源泄漏，提出了各種各樣的軟件機(jī)制和程序設(shè)計(jì)慣用法,如垃圾收集、RRID[1]、RAII、確定性資源清理等。

RAII是C++語(yǔ)言的一種管理資源、避免泄漏的慣用法。C++標(biāo)準(zhǔn)保證任何情況下，已構(gòu)造的對(duì)象最終會(huì)銷毀，即它的析構(gòu)函數(shù)最終會(huì)被調(diào)用。簡(jiǎn)單的說(shuō)，RAII 的做法是使用一個(gè)對(duì)象，在其構(gòu)造時(shí)獲取資源，在對(duì)象生命期控制對(duì)資源的訪問(wèn)使之始終保持有效，***在對(duì)象析構(gòu)的時(shí)候釋放資源。

本文簡(jiǎn)單介紹RAII的分類以及如何使用RAII,以使代碼安全地管理資源。

RAII的分類

根據(jù)RAII對(duì)資源的所有權(quán)可分為常性類型和變性類型，代表者分別是boost：shared_ptr<>[2]和std：：auto_ptr<>；從所管資源的初始化位置上可分為外部初始化類型和內(nèi)部初始化類型。

常性類型是指獲取資源的地點(diǎn)是構(gòu)造函數(shù)，釋放點(diǎn)是析構(gòu)函數(shù)，并且在這兩點(diǎn)之間的一段時(shí)間里，任何對(duì)該RAII類型實(shí)例的操縱都不應(yīng)該從它手里奪走資源的所有權(quán)。變性類型是指可以中途被設(shè)置為接管另一個(gè)資源，或者干脆被置為不擁有任何資源。外部初始化類型是指資源在外部被創(chuàng)建，并被傳給RAII實(shí)例的構(gòu)造函數(shù)，后者進(jìn)而接管了其所有權(quán)。boost：shared_ptr<>和std：：auto_ptr<>都是此類型。與之相對(duì)的是內(nèi)部初始化類型。

其中，常性且內(nèi)部初始化的類型是最為純粹的RAII形式，最容易理解，最容易編碼。

RAII實(shí)際應(yīng)用

每當(dāng)處理需要配對(duì)的獲取／釋放函數(shù)調(diào)用的資源時(shí)，都應(yīng)該將資源封裝在一個(gè)對(duì)象中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)資源釋放。例如，我們無(wú)需直接調(diào)用一對(duì)非成員函數(shù)OpenPort/ClosePort，而是可以考慮定義常性且內(nèi)部初始化的RAII概念的“端口”操作類：

class Port{  public:  Port(const string& destination);//調(diào)用OpenPort  ~Port();//調(diào)用ClosePort  };  void DoSomething(){  Port port1(“server1:80”);  &hellip;  }  shared_ptr<Port> post2 = /*&hellip;*/; //port2在***一個(gè)引用它的  //shared_ptr離開(kāi)作用域后關(guān)閉

通過(guò)使用上述RAII類型，可以避免程序員忘記關(guān)閉端口而引起的泄漏，還可以確保異常發(fā)生時(shí)棧展開(kāi)過(guò)程中自動(dòng)釋放端口資源。

RAII與STL容器

STL容器是基于值語(yǔ)義的，在容器內(nèi)部，對(duì)象是常被復(fù)制的。如果RAII類型需要存入STL容器，需要作一些處理。

class Resource   {   public:   Resource() {/*分配資源*/}   ~ Resource() {/*釋放資源*/}   private:   int handle;   };   std::map< Identifier, Resource > resourceMap;

以上代碼中STL容器對(duì)Resource的復(fù)制將導(dǎo)致運(yùn)行期錯(cuò)誤。***的方法是讓RAII類型繼承于boost::noncopyable[2]，而后在容器中使用引用計(jì)數(shù)的指針：

class Resource : public boost::noncopyable   {   public:   Resource() {/*分配資源*/}   ~ Resource() {/*釋放資源*/}   private:   int handle;   };   typedef boost::shared_ptr<Resource> PointerToResourceType;   typedef std::map< Identifier, PointerToResourceType> ResourceMapType;   ResourceMapType resourceMap;

作為替代，還可以使用非拷貝行為的容器：boost::ptr_map<Identifier,Resource> map;

域守衛(wèi)類

廣義的資源可代表狀態(tài)。這時(shí)，域守衛(wèi)類（scoping classes）所帶來(lái)的安全價(jià)值是無(wú)法衡量的。例如：對(duì)于在多線程應(yīng)用中用于同步線程的Mutex，ScopedLock類用于實(shí)現(xiàn)鎖／解鎖的操作：

class ScopedLock {  public:  explicit ScopedLock (Mutex& m) : mutex(m) { mutex.lock(); locked = true; }  ~ScopedLock () { if (locked) mutex.unlock(); }  void unlock() { locked = false; mutex.unlock(); }  private:  ScopedLock (const ScopedLock&);  ScopedLock& operator= (const ScopedLock&);  Mutex& mutex;  bool locked;  };

當(dāng)ScopedLock實(shí)例對(duì)象被創(chuàng)建時(shí)，mutex就被鎖定了，而當(dāng)實(shí)例作用域生命期結(jié)束時(shí)mutex隱式釋放。通過(guò)這種方法避免了忘記釋放的鎖，從而避免了此原因所引起的死鎖和崩潰。

{  ScopedLock locker(mtx);  …  } // 自動(dòng)釋放

為每一種資源建立一個(gè)RAII類型會(huì)使代碼顯得冗長(zhǎng)且容易出錯(cuò)。使用ScopeGuard模板類能夠?qū)懗龊?jiǎn)單、異常安全和避免資源泄漏的代碼。

{  void *buffer = std::malloc(1024);  ScopeGuard freeIt = MakeGuard(std::free, buffer);  FILE *fp = std::fopen("afile.txt");  ScopeGuard closeIt = MakeGuard(std::fclose, fp);  …  }

總結(jié)

RAII的核心思想是使用對(duì)象管理資源，對(duì)象“消亡”則自動(dòng)釋放資源。理解和使用RAII能使軟件設(shè)計(jì)更清晰，代碼更健壯。與大名鼎鼎的垃圾收集(GC)不同的是，RAII可管理廣義的資源，而垃圾收集只關(guān)注“內(nèi)存泄漏”，不關(guān)心諸如文件句柄、同步對(duì)象等一些系統(tǒng)資源的泄漏問(wèn)題。RAII能使程序員確定資源釋放的時(shí)機(jī)，這也正是C++/CLI引入確定性資源清理的原因。

感謝各位的閱讀，以上就是“RAII慣用法是什么”的內(nèi)容了，經(jīng)過(guò)本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)RAII慣用法是什么這一問(wèn)題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！