《Effective C++》（三）

3 资源管理

什么是资源——一旦使用，就必须还给系统的东西。C++程序员最长使用的资源就是动态分配内存（因为如果你分配内存却不曾归还，会导致内存泄露），但显然内存只是你必须管理的众多资源之一。其他常见资源：文件描述器、互斥锁、图形界面中的字型和笔刷、数据库连接 以及 网络sockets。

条款13：以对象管理资源

1.常常在函数开头new一个新对象，在函数结尾delete之。但是由于过早return、循环中的continue或goto、抛出异常等动作，可能指向不到函数结尾的delete
2.将资源放进对象内，倚赖C++的析构函数自动调用机制确保资源被释放
3.“以对象管理资源”的两个关键想法：获得资源后立刻放进管理对象内，即“资源取得时机便是初始化时机”（RAII）；管理对象运用析构函数确保资源被释放。
4.auto_ptr 是个类指针（pointer-like）对象，也就是所谓的——智能指针，其析构函数自动对其所指对象调用 delete。其有个不寻常的性质：若通过 copying 函数（copy构造函数 或 copy assignment 操作符 ）复制它们，它们会变成null，而复制所得的指针将取得 资源的唯一拥有权。

std::auto_ptr<Investment> pInv1(createInvestment() );    // pInv1 指向 函数返回的对象  std::auto_ptr<Investment> pInv2(pInv1);    // 现在pInv2指向那个对象，pInv1 为 null  pInv1 = pInv2;    // 现在 pInv1指向那个对象，pInv2为 null

5.RCSP（reference-counting smart pointer，引用计数型智慧指针）也是个智能指针，如TR1的 tr1::shared_ptr， 它可以持续追踪共有多少对象指向某笔资源，并在无人指向它时自动删除该资源，这种行为类似于垃圾回收（ garbage collection），不同的是 RCSPs无法打破环状引用。
6.auto_prt 和 tr1::shared_ptr 两者都在析构函数内做 delete 而非 delete[] 动作，所以动态分配而得到的 array上使用 auto_ptr 或 tr1::shared_ptr 是个错误的选择，遗憾的是这样也可以通过编译。
7.小结：
<1>为防止资源泄漏，请使用RAII 对象，它们在构造函数中获得资源并在析构函数中释放资源。
<2>两个常被使用的RAII类 分别是 auto_ptr 和 tr1::shared_ptr。后者通常是较佳的选择，因为它 copy 行为比较直观。若选择 auto_ptr，复制动作会使它（被复制物）指向null

条款14：在资源管理中小心copying行为

1.建立自己的资源管理类
处理类型为 Mutex 的 互斥器对象时常用的以下两个函数

void lock(Mutex* pm);    // 锁定互斥器  void unlock(Mutex* pm);    // 解锁互斥器

为确保我们不会忘记将一个被锁住的 Mutex 解锁，可能会希望建立一个类来管理它，让类在析构期间释放它：

class Lock  {  public:      explicit Lock(Mutex* pm) : mutexPtr(pm)      {  lock(mutexPtr);  }      ~Lock()  {  unlock(mutexPtr);  }  private:      Mutex *mutexPtr;  };

用法：

Mutex m;    // 定义所需要的互斥器  ...  {    // 建立一个区块来定义临界区      Lock m1(&m);    // 锁定互斥器      ...  }    // 在区块最末尾，自动解除互斥器锁定

2.禁止RAII对象复制。将copying操作声明为 private

class Lock : private Uncopyable  {  public:      ...    // 同前一样  };

3.对底层资源祭出“引用计数法”（reference-count）。将成员变量定义为 tr1::shared_ptr 类型

class Lock  {  public:      explicit Lock(Mutex* pm) : mutexPtr(pm,unlock)      {          lock(mutexPtr.get() );      }  private:      std::tr1::shared_ptr<Mutex> mutexPtr;    // 使用 shared_ptr 替换 raw pointer  };

而且本例中的 Lock class 不再声明析构函数。因为没有必要。
4.复制底部资源。复制资源管理对象，应该同时也复制其所包含的资源，即复制对象时，进行“深度拷贝”
5.转移底部资源的拥有权。 使用auto_ptr使RAII 对象被复制时资源的拥有权会从 被复制物 转移到 目标物
6.Copying函数有可能被编译器自己自动创建出来，因此除非编译器所生成版本做了你想做的事，否则你需要自己编写它们
7.小结：
<1>复制RAII对象必须一并复制它所管理的资源，所以资源的copying行为决定RAII对象的copying行为
<2>普遍而常见的RAII 类 copying 行为是：抑制 copying 、 施行引用计数法（reference counting)。不过其他行为也都可能被实现

条款15：在资源管理类中提供对原始资源的访问

1.有时候不得不绕过资源管理对象而直接访问原始资源
2.显式转换：tr1::shared_ptr 还是 auto_ptr 都会提供一个 get成员函数，可以用来获取内部的原始指针。
3.隐式转换：（几乎）所有的智能指针都重载了指针取值操作符（ operator-> 和 operator* ），它们允许隐式转换至指针底部原始指针

class Investment  {  //根类public:      bool isTaxFree()  const;      ...  };  Investment* createInvestment();  //factory函数std::tr1::shared_ptr< Investment > pi1(createInvestment());  // 令tr1::shared_ptr 管理一笔资源  bool taxable1 = !(pi1->isTaxFree() );  // 通过 operator-> 访问资源  ...  std::auto_ptr<Investment> pi2( createInvestment() );  // 令auto_ptr 管理一笔资源  bool taxable2 = !((*pi2).isTaxFree()); // 通过 operator* 访问资源

4.显示转换函数安全但是相对麻烦；隐式转换函数使用自然但有可能引发“非故意的类型转换”。是否该提供一个显式转换函数（ 例如get成员函数）将RAII 类转换为底部资源，或是提供隐式转换函数，主要取决于RAII 类被设计执行的特定工作，以及它被使用的情况。最佳设计应该是坚持条款18的忠告： 让接口容易被正确的使用，不易被误用。
5.小结：
<1>APIs往往要求访问原始资源，所以每一个RAII类应该提供一个“取得其所管理资源”的办法。
<2>对原始资源的访问可能经由显式转换或隐式转换。一般而言显式转换比较安全，但隐式转换对客户比较方便。

条款16：成对使用 new 和 delete 时要采用相同的形式

1.使用 new 时内存被分配出来 （通过名为 operator new 的函数）同时会有一个（或更多）构造函数被调用；使用 delete 时会有一个（或更多）析构函数被调用，然后此内存才会被释放（通过 operator delete 的函数）
2.使用delete时须考虑即将被删除的指针，指向单一对象还是对象数组，因为两者内存布局不一样。
3.如果调用 new 时，用了[ ] ，你必须在对应调用delete时使用 [ ] ； 如果调用 new 时，没用[ ] ，你也不应该在用 delete时用 [ ]

std::string* stringPtr1 = new std::string;  std::string* stringPtr2 = new std::string[100];  ...  delete stringPtr1;    // 删除一个对象  delete [ ] stringPtr2;    // 删除对象数组 

4.最好不要对数组形式进行typedef动作，因为delete的使用不够清晰。可以改用C++标准程序库含有 string、vector这样的template

typedef std::string AddressLines[4];    // 每个人的地址有四行，每行类型都是 string  std::string* pal = new AddressLines;    // 它返回一个string*对象,就像new string[4] ...delete pal;    // 错误，行为未有定义！  delete [ ] pal;    // 这样才对 

5.小结： 如果你在 new 表达式中使用[]，必须在相应的delete表达式中也是用[]。如果你在 new 表达式中，不使用[]，一定不要在相应的delete表达式中使用[]

条款17：以独立语句将 newed 对象置入智能指针

1.不推荐如下格式：

processWidget( std::tr1::shared_ptr<Widget>( new Widget ) , priority() );  

该行代码要执行三件事：①调用 priority；②执行 ” new Widget ” ；③调用 tr1::shared_ptr 构造函数。而这三步的执行顺序有一定弹性，假设执行顺序为②->①->③，万一中间①调用priority出现错误，导致异常，则之前②中返回的指针将会丢失，因为它尚未被置入 tr1::shared_ptr，从而引发资源泄漏 。
2.推荐使用如下分离语句：

std::tr1::shared_ptr<Widget> pw( new Widget )  //在单独语句内以智能指针存储newed所得对象processWidget(pw,priority() );//这个调用动作绝对不至于造成资源泄漏

因为，C++ 编译器无法跨越语句进行重新排列，只能在语句内重新排列
3.小结：以独立语句将 newed 对象存储于（置入）智能指针内。如果不这样做，一旦异常被抛出，有可能导致难以察觉的资源泄漏