一种优雅的资源管理技术——RAII

RAII技术，很有意思，与其说是一个技术，不如说是一个编程上的窍门。我们平常编程时也可能会用到，在stl模板库里也有体现，但可能我们并不知道它的名字。

RAII，即“Resource acquisition is initialization”，也就是“资源获取就是初始化”。恩，就是这样。啥意思？不知道（个人感觉这个名字确实取得不怎么样）。

好，让我们抛开名字，直接用它的简写RAII。RAII简单的说，是为了防止诸如内存泄露、资源泄露等情况产生的一种编程技巧。我们平常在编程时，经常会遇到申请堆内存、获取windows系统资源handle的情况。而这些情况下，均需要我们手动的显示释放你之前申请的内存或资源。我们可以理解为有“借”必须有“还”（在运用锁的情况下，可以看做有“关”必须有“开”，不然就会死锁）。

但是，你能够保证做到你编写的代码有“借”了，一定就会“还”吗？比如我们获取了windows文件资源的句柄，接下来我们执行了若干操作，中间可能有某些条件下的return语句，甚至还会抛出异常，你能足够细心在每个return及异常的catch中释放句柄资源吗？好，即使我们都释放了，那么代码中会有多处重复的释放资源代码，总是不够那么优雅。

不用慌张，RAII能让我们优雅的做完释放资源这件事。C++标准保证任何情况下，已构造的对象最终会销毁，即它的析构函数最终一定会被调用。我们前面说过，“借”了，一定要“还”。注意到那两个红色的“一定”了吗？一个是C++中一定会调用的函数，一个是我们一定要做的事。那我们把一定要做的事情放到一定会调用的函数中可以吗？这样我们就保证了一定要做的事最终一定会发生！

没错，RAII就是利用析构函数一定会被调用的特性(不管是在return还是在异常退出的情况下)，将释放资源的代码写到类的析构函数中。在类对象初始化的时候，将资源传入该类对象中“托管”，并利用类对象最终调用析构函数将托管的资源释放掉。

这样，资源的生命周期就等同于类对象的生命周期。

我们提炼出RAII的三个关键词：

构造函数（将资源传入类对象，实现“托管”）
生命周期（在类对象的生命周期内，托管的资源不会释放）
析构函数（当类对象生命周期结束（或异常退出时，在进入catch语句前，会自动调用对象析构函数），调用其析构函数，托管的资源在析构函数中同时也释放掉）

显然，要实现RAII，我们需要设计一个符合上述关键词的类，而对于这种类的对象，我们称之为RAII对象（RAII Object）。

那么就上面管理文件资源句柄的例子而言，我们可以设计下面一个RAII类。

// HandleMgr.h
class CHandleMgr
{
public:
	CHandleMgr(const HANDLE& khandle);
	virtual ~CHandleMgr();
        void ReleaseHandle();
        HANDLE& GetHandle() { return m_handle; }
private:
       HANDLE m_handle;
       bool  m_bReleased;
};

// HandleMgr.cpp
CHandleMgr::CHandleMgr(const HANDLE& khandle) : m_handle(khandle),  m_bReleased(false)
{}
CHandleMgr::ReleaseHandle()
{
	if (m_handle != nullptr)
        {
		CloseHandle(m_handle);
		m_handle = nullptr;
        }
	m_bReleased = true;
}
CHandleMgr::~CHandleMgr
{
   try

{	if (!m_bReleased)	{		if (m_handle != nullptr)        	{			CloseHandle(m_handle);			m_handle = nullptr;        	}	}

catch(...) { // do sty }

注意，1、在CHandleMgr类中，我添加了一个ReleaseHandle方法，这样，我们通过显示调用 ReleaseHandle来释放资源，不必非要等到CHandleMgr类生命周期结束。

2、在CHandleMgr析构函数中，有一个try/catch语句，它会捕获所有的C++异常。放在这里的作用是“决不让异常跑出析构函数”（《Effective C++》）。由于对于资源的释放，有时候是危险的，在某些情况下会抛出异常。而让异常逃出析构函数会导致对象析构不完整，同时，请注意，由于C++中try语句只能够捕获一个异常，那么下面的代码片段

CTestClass 
{
public:
       ….
	~CTestClass()
	{
		….
		//may throw exception 2
	}
  	…..
};

int main()
{
	try
	{
	     ……….
		CTestClass  a;
             ………
             // may throw exception 1
	}catch(…)
	{
             // do sht
	}
}

在main函数的代码中，有可能会抛出异常1。好，当异常1抛出后，被main中的try捕获到，在进入catch前，调用CTestClass的析构函数，但不幸的是，这时候析构函数也抛出了异常2，由于这里只有一个try，并且被异常1用掉了，那么异常2则不会被捕获，导致程序的崩溃。

上面大致是对RAII的描述。其实ReleaseHandle方法并不是必须的，我们可以完全利用对象的生命周期来释放资源。如果要灵活的控制对象的生命周期，我们只需在适当的地方加上{}即可。当程序执行过{}，那么{}里面的对象则超出了作用域，生命周期结束，资源释放。

RAII在锁的应用中也是常见的，比如有时候我加了锁，但却忘记解锁，导致死锁。而在C++ 11 中的lock_guard和unique_lock中，则利用了RAII来实现了对锁的自动解锁。下面是stl中lock_guard的实现，在其类内部实现了对锁的管理，在其析构函数中，释放了锁资源。

template <class _Mutex>
class _LIBCPP_TYPE_VIS lock_guard
{
public:
    typedef _Mutex mutex_type;

private:
    mutex_type& __m_;
public:

    _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
    explicit lock_guard(mutex_type& __m)  // 构造函数，接收锁资源，并自动上锁
        : __m_(__m) {__m_.lock();}
    _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
    lock_guard(mutex_type& __m, adopt_lock_t)
        : __m_(__m) {}
    _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
    ~lock_guard() {__m_.unlock();}   // 析构函数， 释放锁资源

private:
    lock_guard(lock_guard const&);// = delete;
    lock_guard& operator=(lock_guard const&);// = delete;
};

而在std::ofstream中，则实现了对文件handle的自动管理，类似我上面的代码，有兴趣的话大家可以看一下stl源码是怎样实现的。

秒客网

一种优雅的资源管理技术——RAII

相关文章