Mic*_*son 311
RAII的一个简单(也许是过度使用)的例子是File类.没有RAII,代码可能看起来像这样:
File file("/path/to/file");
// Do stuff with file
file.close();
换句话说,我们必须确保在完成文件后关闭文件.这有两个缺点 - 首先,无论我们在哪里使用File,我们都必须调用File :: close() - 如果我们忘记这样做,我们将保留文件的时间比我们需要的长.第二个问题是如果在关闭文件之前抛出异常会怎样？
Java使用finally子句解决了第二个问题:
try {
File file = new File("/path/to/file");
// Do stuff with file
} finally {
file.close();
}
C++使用RAII解决了这两个问题 - 也就是说,在File的析构函数中关闭文件.只要File对象在正确的时间被销毁(无论如何它都应该被销毁),关闭文件就会被我们处理掉.所以,我们的代码现在看起来像:
try (File file = new File("/path/to/file")) {
// Do stuff with file
}
在Java中无法做到这一点的原因是我们无法保证何时销毁对象,因此无法保证何时释放诸如文件之类的资源.
在智能指针上 - 很多时候,我们只是在堆栈上创建对象.例如(并从另一个答案窃取一个例子):
File file("/path/to/file");
// Do stuff with file
// No need to close it - destructor will do that for us
这很好 - 但是如果我们想要返回str呢？我们可以这样写:
void foo() {
std::string str;
// Do cool things to or using str
}
那么,那有什么不对？好吧,返回类型是std :: string - 所以这意味着我们按值返回.这意味着我们复制str并实际返回副本.这可能很昂贵,我们可能希望避免复制它的成本.因此,我们可能想出通过引用或指针返回的想法.
std::string foo() {
std::string str;
// Do cool things to or using str
return str;
}
不幸的是,这段代码不起作用.我们正在返回一个指向str的指针 - 但str是在堆栈上创建的,所以一旦我们退出foo()就会被删除.换句话说,当调用者获得指针时,它是无用的(并且可能比无用更糟,因为使用它可能会导致各种各样的时髦错误)
那么,解决方案是什么？我们可以使用new在堆上创建str - 这样,当foo()完成时,str不会被销毁.
std::string* foo() {
std::string str;
// Do cool things to or using str
return &str;
}
当然,这种解决方案也不完美.原因是我们创建了str,但我们从不删除它.这可能不是一个非常小的程序中的问题,但一般来说,我们希望确保删除它.我们可以说调用者必须在完成后删除该对象.缺点是调用者必须管理内存,这会增加额外的复杂性,并且可能会出错,导致内存泄漏,即不再删除对象,即使不再需要它.
这是智能指针的用武之地.以下示例使用shared_ptr - 我建议您查看不同类型的智能指针,以了解您实际想要使用的内容.
std::string* foo() {
std::string* str = new std::string();
// Do cool things to or using str
return str;
}
现在,shared_ptr将计算str的引用数.例如
shared_ptr<std::string> foo() {
shared_ptr<std::string> str = new std::string();
// Do cool things to or using str
return str;
}
现在有两个对同一个字符串的引用.一旦没有对str的剩余引用,它将被删除.因此,您不必再担心自己删除它.
快速编辑:正如一些评论所指出的那样,这个例子并不完美(至少!)两个原因.首先,由于字符串的实现,复制字符串往往是便宜的.其次,由于所谓的命名返回值优化,按值返回可能并不昂贵,因为编译器可以做一些聪明来加快速度.
所以,让我们尝试使用File类的不同示例.
假设我们想要将文件用作日志.这意味着我们想要以仅附加模式打开我们的文件:
shared_ptr<std::string> str = foo();
shared_ptr<std::string> str2 = str;
现在,让我们将文件设置为其他几个对象的日志:
File file("/path/to/file", File::append);
// The exact semantics of this aren't really important,
// just that we've got a file to be used as a log
不幸的是,这个例子结尾可怕 - 文件将在此方法结束时立即关闭,这意味着foo和bar现在具有无效的日志文件.我们可以在堆上构造文件,并将指向文件的指针传递给foo和bar:
void setLog(const Foo & foo, const Bar & bar) {
File file("/path/to/file", File::append);
foo.setLogFile(file);
bar.setLogFile(file);
}
但是谁负责删除文件？如果既不删除文件,那么我们既有内存又有资源泄漏.我们不知道foo或bar是否会先完成文件,所以我们不能指望自己删除文件.例如,如果foo在bar完成之前删除了该文件,则bar现在具有无效指针.
所以,正如您可能已经猜到的那样,我们可以使用智能指针来帮助我们.
void setLog(const Foo & foo, const Bar & bar) {
File* file = new File("/path/to/file", File::append);
foo.setLogFile(file);
bar.setLogFile(file);
}
现在,没有人需要担心删除文件 - 一旦foo和bar都完成并且不再有任何文件引用(可能是由于foo和bar被销毁),文件将自动被删除.
Joh*_*itb 141
RAII这是一个简单但令人敬畏的概念的奇怪名称.更好的是Scope Bound Resource Management(SBRM).我们的想法是,您经常在块的开头分配资源,并且需要在块的出口处释放它.退出块可以通过正常的流量控制,跳出它,甚至是异常来实现.为了涵盖所有这些情况,代码变得更加复杂和冗余.
只是一个没有SBRM的例子:
void o_really() {
resource * r = allocate_resource();
try {
// something, which could throw. ...
} catch(...) {
deallocate_resource(r);
throw;
}
if(...) { return; } // oops, forgot to deallocate
deallocate_resource(r);
}
如你所见,我们可以通过很多方式进行实践.我们的想法是将资源管理封装到一个类中.其对象的初始化获取资源("资源获取是初始化").在我们退出块(块范围)时,资源再次被释放.
struct resource_holder {
resource_holder() {
r = allocate_resource();
}
~resource_holder() {
deallocate_resource(r);
}
resource * r;
};
void o_really() {
resource_holder r;
// something, which could throw. ...
if(...) { return; }
}
如果你有自己的类,这不仅仅是为了分配/解除分配资源的目的,这是很好的.分配只是他们完成工作的另一个问题.但是只要您想分配/解除分配资源,上述内容就变得不合适了.您必须为您获得的每种资源编写一个包装类.为了简化这一点,智能指针允许您自动执行该过程:
shared_ptr<Entry> create_entry(Parameters p) {
shared_ptr<Entry> e(Entry::createEntry(p), &Entry::freeEntry);
return e;
}
通常,智能指针是new/delete周围的瘦包装器,delete当它们拥有的资源超出范围时恰好调用它.一些智能指针,比如shared_ptr,允许你告诉他们一个所谓的删除器,而不是使用它delete.例如,只要告诉shared_ptr关于正确的删除器,就可以管理窗口句柄,正则表达式资源和其他任意内容.
有不同的智能指针用于不同的目的:
码:
unique_ptr<plot_src> p(new plot_src); // now, p owns
unique_ptr<plot_src> u(move(p)); // now, u owns, p owns nothing.
unique_ptr<plot_src> v(u); // error, trying to copy u
vector<unique_ptr<plot_src>> pv;
pv.emplace_back(new plot_src);
pv.emplace_back(new plot_src);
与auto_ptr不同,unique_ptr可以放入容器中,因为容器将能够保存不可复制(但可移动)的类型,例如streams和unique_ptr.
码:
void do_something() {
scoped_ptr<pipe> sp(new pipe);
// do something here...
} // when going out of scope, sp will delete the pointer automatically.
码:
shared_ptr<plot_src> p(new plot_src(&fx));
plot1->add(p)->setColor("#00FF00");
plot2->add(p)->setColor("#FF0000");
// if p now goes out of scope, the src won't be freed, as both plot1 and
// plot2 both still have references.
如您所见,plot-source(函数fx)是共享的,但每个都有一个单独的条目,我们在其上设置颜色.有一个weak_ptr类,当代码需要引用智能指针所拥有的资源时使用,但不需要拥有该资源.您应该创建一个weak_ptr,而不是传递原始指针.当它注意到你试图通过weak_ptr访问路径访问资源时会抛出异常,即使没有shared_ptr拥有该资源.
Dre*_*ann 32
RAII是一种设计范例,用于确保变量在其构造函数中处理所有需要的初始化,并在其析构函数中处理所有需要的清理. 这将所有初始化和清理减少到一个步骤.
C++不需要RAII,但越来越多的人认为使用RAII方法会产生更强大的代码.
RAII在C++中有用的原因是C++在进入和离开作用域时,无论是通过正常的代码流还是通过异常触发的堆栈展开,本质上都会管理变量的创建和销毁.这是C++中的免费赠品.
通过将所有初始化和清理与这些机制联系起来,您可以确保C++也将为您处理这项工作.
在C++中谈论RAII通常会导致对智能指针的讨论,因为指针在清理时特别脆弱.当管理从malloc或new获取的堆分配的内存时,程序员通常负责在销毁指针之前释放或删除该内存.智能指针将使用RAII原理确保在销毁指针变量时销毁堆分配的对象.
智能指针是RAII的变体.RAII意味着资源获取是初始化.智能指针在使用之前获取资源(内存),然后在析构函数中自动将其抛出.发生了两件事:
例如,另一个例子是网络套接字RAII.在这种情况下:
现在,正如您所看到的,RAII在大多数情况下是一个非常有用的工具,因为它可以帮助人们铺设.
智能指针的C++来源在网络上有数百万,包括我之上的响应.
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