现代c++
RAII
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问题:
先分配资源,再进行相关操作,在任意中间步骤出错时都对相应的资源进行回收,如果中间步骤没有出错,则在资源使用完毕后对其进行回收”。因为分配了堆内存,所以不释放会造成内存泄露。但是这样编写代码太容易出错了!我们必须时刻保持警惕,在任意出错的步骤中都要记得加上回收资源的代码。这样的编码方式不仅容易出错,还会导致大量的代码重复。
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解决这类问题方法:
- 使用goto语句:
- 使用 goto 语句后,一旦某个中间步骤出错,则跳转到统一的清理点进行资源清理操作。
- 但是,我们总被告知要慎用goto语句,因为它会让程序的结构变得混乱和难以维护。
- 使用do…while(0)/for循环:
- do…while(0)循环中的 break(循环中不成功break 跳出循环)特性巧妙地将资源回收操作集中到一个地方,使用 for 循环也能达到同样的效果。
- RAII(Resource Acquisition Is Initialization,资源获取就是初始化)指资源在我们拿到时就已经初始化,一旦不再需要该资源,就可以自动释放该资源。
- 对于 C++来说,资源在
构造函数中
初始化(可以在构造函数中调用单独的初始化函数
),在析构函数
中释放或清理。常见的情形就是在函数调用中创建C++对象时分配资源,在 C++对象出了作用域时将其自动清理和释放(不管这个对象是如何出作用域的,不管是否因为某个中间步骤不满足条件而导致提前返回,也不管是否正常走完全部流程后返回)。 - 延伸
- 例如对多线程锁的获取和释放:
- 为了避免死锁,我们必须在每个可能退出的分支上都释放锁。随着逻辑写得越来越复杂,我们忘记在某个退出的分支上释放锁的可能性也越来越大。而RAII惯用法正好解决了这个问题:我们可以将锁包裹成一个对象,在构造函数中获取锁,在析构函数中释放锁。
- 例如对多线程锁的获取和释放:
- 对于 C++来说,资源在
- C++11中std::lock_guard和 boost 库中 boost::mutex::scoped_lock 的实现原理, RAII
- 理解并熟练使用RAII惯用法不仅能让我们的代码更加简洁和模块化,也能让我们在开发阶段避免一部分资源泄漏和死锁问题
- 使用goto语句:
pimpl 惯用法,即 Pointer to Implementation(也有人认为是Private Implementation)
- 问题: 对于在Windows系统上提供给第三方使用的库,库作者一般需要提供.h、.lib和.dll文件给库使用者,对于Linux系统则需要提供.h、.a或.so文件。不管在哪种操作系统上,头文件给第三方使用时,库作者大多会隐隐不安——因为
.h
文件中类的大量成员变量和私有函数
都暴露了这个类的太多实现细节
,很容易让使用者看出其实现原理。这样的头文件对于一些涉及核心技术实现的库和SDK,是非常敏感的.- 解决方法:
// MyClass.h class MyClass{ public: MyClass(); ~MyClass(); public: bool init(); bool interface_1(); private: Class Impl; Impl* m_pImpl; }; // MyClass.cpp class MyClass::Impl { } MyClass::MyClass(){ m_pImpl = new Impl(); } MyClass::~MyClass(){ delete m_pImpl; }
- 优点:
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核心数据成员被隐藏,不必暴露在头文件中,对使用者透明,提高了安全性。
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降低了编译依赖,提高了编译速度。原来头文件中的一些私有成员变量可能是非指针、非引用类型的自定义类型,需要在当前类的头文件中包含这些类型的头文件。在使用了 pimpl 惯用法以后,这些私有成员变量就被移动到当前类的 cpp 文件中,因此头文件不再需要包含这些成员变量的类型头文件,当前头文件变得“干净”,其他文件在引用这个头文件时,依赖的类型变少,加快了编译速度。
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接口与实现分离。使用了 pimpl 惯用法之后,即使类的实现细节发生了变化,对使用者都透明,对外的类声明却仍然可以保持不变。例如,我们可以增、删、改 Impl 的成员变量和成员方法,而保持.h文件的内容不变;
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可以使用
std::unique_ptr<Impl> m_pImpl;
对象来管理上述用于隐藏具体实现的m_pImpl指针。 智能指针来管理 m_pImpl 指向的堆内存,在析构函数中不再需要显式地释放堆内存* C++11 std::rest() * m_pImpl.rest(new Impl()) * C++14 std::make_unique() * std::make_unique<Impl>()
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- 解决方法:
现代c++ 新特性
- C++11标准中,我们可以使用花括号(即{})对任意类型的变量,无论是局部变量还是类变量进行初始化,而且不用是static类型。
- *统一的类成员初始化语法 std::initializer_list
- enumerator
enum class Color{ black, white, yellow }
- 由于枚举值white对外部不可见(必须通过Color::white引用),所以可以定义一个同名的white变量。这种枚举变量被称为限定作用域的枚举。