C++之在资源管理类中小心copying行为(14)---《Effective C++》
第一节 <背景>
条款13中讲到“资源取得的时机便是初始化时机”并由此引出“以对象管理资源”的概念。通常情况下使用std中的auto_ptr(智能指针)和tr1::shared_ptr(引数智能指针)作为管理资源的对象。
事实上,这种管理方法十分有效。但是,auto_ptr和tr1::shared_ptr只能管理基于堆(heap-based)的资源,而非heap-based的资源却往往不适合。
因此,有的时候你需要建立自己的资源管理类。本文介绍的内容是在你建立自己的资源管理类时应该注意的事项。
第二节 <正文>
我们知道在c api中处理mutex的互斥对象,有lock何unlock两个函数可用:
void lock(mutex* pm); // 锁定pm指向的互斥量 void unlock(mutex* pm); // pm指向的互斥量解锁
假设我们写了lock类来管理锁。
class mutex{ public: mutex():count(0){} public: int count; }; void lock(mutex* pm){pm->count++;} void unlock(mutex* pm){pm->count--;} class lock { public: explicit lock(mutex* pm):mutexptr(pm) {lock(mutexptr);} // 将mutexptr指向的互斥变量加锁 ~lock(){unlock(mutexptr);} // 将mutexptr指向的互斥变量解锁 private : mutex * mutexptr; };
上面代码满足raii(resource acquisition is initialization)原则即,资源在获取时既是初始化时,失去时既是清理时。
想象下面的场景时,程序的输出结果是什么。
1 mutex m; 2 cout << "mutex is " << m.count << endl; 3 lock m1(&m); 4 cout << "mutex is " << m.count << endl; 5 lock m2(m1); 6 cout << "mutex is " << m.count << endl; 7 m1.~lock(); 8 cout << "mutex is " << m.count << endl;
输出结果为:
mutex is 0 mutex is 1 mutex is 1 mutex is 0
这是为什么呢?前两个0和1输出无可厚非,第三个的输出为拿m1作为实例对象去赋值给m2,操作对象为m1,不会直接影响m;第四个互斥量m的管理者m1被销毁了,那么m也就被解锁了。
在上面的例子中,m的值不断被变更,显然,这种资源的管理的方式是不合理的。
可能的解决方法:
1.禁止复制。禁止复制的做法具体的可参照条款6的说明。
class uncopyable { public: uncopyable(){} private: uncopyable(const uncopyable& ths) { } }; class lock:private uncopyable { ... }
2.使用引用计数智能指针:tr1::shared_ptr。
从条款13我们已经知道引用计数智能指针会跟踪使用该资源的所有对象数,计数为0时,资源会被删除。注意,这里删除互斥量m不是我们所期待的,我们期待是解锁互斥量
幸运的是tr1::shared_ptr允许自定义所谓的“删除”动作,该动作是在计数为0时执行的。于是类lock可以是下面的样子。
class lock { public: explicit lock(mutex* pm):mutexptr(pm,unlock) {lock(mutexptr.get());} // 将mutexptr指向的互斥变量加锁 private : shared_ptr mutexptr; };
有没有发觉貌似少了点东西?对,析构函数没有了。因为share_ptr会帮你完成这一工作。
3.复制管理对象时也复制所管理的资源。
请回头想一个问题:为什么需要自己的资源管理类?那么,可能的理由是当不需要某个资源时,资源能被正常释放(删除,其他动作)。资源存在多个复件并不可怕,可怕的是复件在该销毁的时候却没有销毁。也就是,管理对象与所管理的资源要一一对应。为了保证这种对应关系,在复制管理对象时也复制所管理的资源。
4.转移资源的管理权。
在某些特殊场合下,你可能希望资源只被一个对象拥有,也就是管理对象在copying时要进行资源所有权的转移。从条款13中讲到的auto_ptr可以完美的实现这个需求。
■总结
1.复制管理对象时,请一并复制对象所管理的资源,资源的copy行为决定了管理对象的copy行为
2.普遍的raii class的copy行为是抑制复制,使用引用计数。
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