Effective C++條款14：資源管理之（在資源管理類中小心拷貝行為）

前言

• 在前面的文章中我們介紹了智能指針類來管理資源，但是對于某些資源，它們不是動态配置設定的（不是堆上的），是以智能指針就是不适合這種資源的管理了，是以你可能會設計自己的資源管理類

一、“不希望拷貝”示範案例

• 假設我們使用C的API函數處理類型為Mutex的互斥器對象，其中有兩個函數如下：

void lock(Mutex* pm);   //鎖定pm所指的互斥器
void unlock(Mutex* pm); //将互斥器解鎖
           

• 現在我們設計一個類，來管理Mutex對象，并且使用了上一篇文章的RAII規則，即“在構造期間獲得資源，在析構期間釋放資源”，原型如下：

class Lock
{
public:
    //獲得資源
    explicit Lock(Mutex* pm) :mutexPtr(pm) {
        lock(mutexPtr);
    }

    //釋放資源
    ~Lock() { unlock(mutexPtr); }
private:
    Mutex *mutexPtr;
};
           

• 如果用下面的函數調用Lock對象是正确的

Mutex m;

void f()
{
    //管理Mutex對象
    Lock ml(&m);
    //...

}//函數結束後，自動調用ml的析構函數解鎖
           

• 但是如果發生下面的拷貝行為，那麼程式就會産生意想不到的後果：
  • 因為m2拷貝時會調用lock函數對Mutex對象進行加鎖，但是m對象此時處于使用狀态，因為其會阻塞等待，等待m1釋放互斥量，但是m1此時也無法向下執行，是以這個程式就産生死鎖了
  • 是以對于我們設計的Lock這個類，我們不希望其有拷貝行為

Mutex m;

void f()
{
    Lock m1(&m);//管理Mutex對象
    //...
    
    Lock m2(m1); //拷貝

}//函數結束後，自動調用ml的析構函數解鎖
           

二、當RAII對象被拷貝時的做法

• 當RAII對象被複制時，我們通常有以下兩種做法：
  • 禁止複制：許多時候，RAII對象被複制時不合理的，就像上面我們那個Mutex一樣。是以我們可以根據條款6的做法，将拷貝操作聲明為private或者讓其繼承于Uncopyable這樣的基類
  • 對底層資源做出“引用計數法”：我們可以參考shared_ptr類那樣的機制，對資源設計“引用計數法”

四、引用計數法

• 如果我們希望對管理的資源進行引用計數法，那麼可以重新設計上面的Lock類：
  • 使用shared_ptr管理Mutex對象
  • 當引用計數為0時，我們希望做的是解鎖資源而不是删除資源，但是我們的shared_ptr提供一個“删除器”，删除器可以是一個函數或函數對象，是以下面我們為mutexPtr提供了unlokc函數，當引用計數為0時就會調用unlock函數，将Mutex對象解鎖
  • 不再設計析構函數：因為預設的析構函數會調用其非靜态成員的析構函數，是以預設的析構函數會在互斥器的引用計數為0時自動調用shared_ptr的删除器（此處為unlock函數）

class Lock
{
public:
    explicit Lock(Mutex* pm) 
        :mutexPtr(pm,unlock) //提供unlock函數為删除器
    {
        lock(mutexPtr.get()); //條款15會介紹get函數
    }
private:
    std::shared_ptr<Mutex> mutexPtr;
};
           

五、總結

• 指派RAII對象必須一并複制它所管理的資源，是以資源的拷貝行為決定RAII對象的拷貝行為
• 普遍而常見的RAII類拷貝行為是：抑制拷貝、試行引用計數法。不過其他行為也都可能被實作