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C++设计技巧:C++的RAII机制

编辑:学到牛牛IT培训    发布日期: 2021-12-27 11:06:47  

首先我们先不考虑什么是RAII机制,理解这些文绉绉的词语往往容易让大家更为迷惑;学过C/C++的朋友都知道如果我们自己在编写程序的时候往往会用到堆内存,没学过的可以把这想象成你通过自己的信用卡、借呗或者花呗之类的进行了借款操作,那么很显然后面肯定是需要你去还款的,这里的借款就好比程序员在向计算机借内存,还款就相当于将之前借的内存还给计算机就是我们需要去释放自己借的堆内存或资源(文件IO、数据库连接、锁等);但我们可能又容易忘记还款,这样就会导致我们能借的款越来越少,这在计算里的解释叫内存泄漏!而当我们如果经常不还款,那么银行就会把我们变成黑户也就借不了款了,这时就好比程序崩溃没法再分配内存给我们了,所以我们作为一个有担当的公民肯定是需要按时还款的;为了避免自己忘记还款,我们就可以设置自动还款功能,这样我们就可以更好的避免未还款带来的不利情况;那么在我们编程时是否也能有这么一个“自动还款功能”呢?这时候就该RAII(Resource Acquisition Is Initialization)出场了(C++中的智能指针就是基于该机制实现的),所以当你明白了它的使用意义后,至于RAII是什么也就不是那么重要了,剩下的也就是装逼功能了。

那这个“自动还款功能”(RAII机制)是如何实现的呢?它的实现思路其实并不复杂(以下会涉及C++或是面向对象编程基础,若没有的朋友可以不用继续往下看了),就是利用栈中类对象的构造函数和析构函数实现内存与资源的分配使用和释放;下面我们就通过一些简单的例子来对比理解RAII机制

1.堆内存未释放的情况 

C++的RAII机制堆内存未释放.png

程序运行结果: 

"资源获取"

这里由于new的内存未释放,所以并不会输出"资源释放"

下面通过RAII机制来实现上面General类对象内存的自动分配与释放

C++的RAII机制堆内存未释放2.png

程序运行结果: 

"资源获取"

"资源释放"

这里只是为了理解RAII简单的实现了一下,实际操作中这么写还会出现很多问题,比如若对这里的RAIIRjc对象进行new操作再次带来内存泄漏或是拷贝与赋值重载还会造成内存的重复释放(深浅拷贝问题)或资源重复分配带来的效率降低等问题;简单的处理就是为RAIIRjc类定义一个父类,在父类中将拷贝构造、赋值操作符与new操作符重载声明为私有接口(不需定义)如:

C++的RAII机制堆内存未释放3.png

2.文件操作异常导致文件未关闭

C++的RAII机制文件操作异常.png

程序运行结果: 

"exception occurs"

下面再次通过RAII机制的思想来解决此问题,我们可以将程序做如下更改:

C++的RAII机制文件操作异常2.png

程序运行结果: 

"exception occurs"

"RAII close file"

与此类似的情况还有数据库操作异常或套接口异常导致的链接未关闭或是忘记关闭造成的无效资源占用,线程同步与互斥操作时未正常操作释放锁而产生的死锁现象等诸多类似情况都可以利用RAII机制来实现资源的自动管理,便于代码可维提高代码质量。从此拥有一个自己的"自动还款功能",再也不用担心成为信用黑户,但要想自己实现的“自动还款功能”可以稳定运行,仍需大量实践验证,“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”。

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