Item 14:资源管理类要特别注意拷贝行为 Effective C++笔记

C++ RAII 内存 引用 作用域 智能指针 构造函数 运算符重载

Item 14: Think carefully about copying behavior in resource-managing classes.

Item 13:使用对象来管理资源中提出了基于RAII的资源管理对象,auto_ptrshared_ptr。 智能指针可以有不同的拷贝策略。当你实现这样一个资源管理对象时,需要特别注意。比如一个典型的RAII风格的互斥锁实现:

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

explicit限定构造函数,可以防止隐式转换的发生:Lock l = pm

该互斥锁的使用方式很简单,只需要为每个临界区创建一个C++代码块,在其中定义Lock的局部变量:

Mutex m;            // 定义互斥锁
{                   // 创建代码块,来定义一个临界区
    Lock m1(&m);    // 互斥锁加锁
    ...             // 临界区操作
}                   // m1退出作用域时被析构,互斥锁自动解锁

m1被复制时情况会怎样?把当前作用域的代码加入到同一个临界区中?拷贝互斥锁并定义一个新的临界区?还是简单地给互斥锁换一个资源管理者? 资源管理对象的拷贝行为取决于资源本身的拷贝行为,同时资源管理对象也可以根据业务需要来决定自己的拷贝行为。可选的拷贝行为不外乎下面这四种:

  1. 禁止拷贝。简单地私有继承一个Uncopyable类便可以让它禁止拷贝。参见:Item 6:禁用那些不需要的缺省方法
  2. 引用计数,采用shared_ptr的逻辑。恰好shared_ptr构造函数提供了第二个参数deleter,当引用计数到0时被调用。 所以Lock可以通过聚合一个shared_ptr成员来实现引用计数:

    cpp class Lock{ public: explicit Lock(Mutex *pm): mutexPtr(pm, unlock){ lock(mutexPtr.get()); } private: std::shared_ptr<Mutex> mutexPtr; } // `Lock`的析构会引起`mutexPtr`的析构,而`mutexPtr`计数到0时`unlock(mutexPtr.get())`会被调用。 };

  3. 拷贝底层资源。当你可以任意拥有底层资源时,可以直接拷贝它。比如string的行为:内存存有指向对空间的指针,当它被复制时会复制那片空间。
  4. 转移底层资源的所有权。auto_ptr就是这样做的,把资源移交给另一个资源管理对象,自己的资源置空。
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