现代c++（1）

C++ RAII与现代特性：资源管理与代码优化

原创已于 2022-03-20 14:56:53 修改 · 477 阅读

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于 2022-03-19 15:00:16 首次发布

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现代c++

RAII

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。
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。
- 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

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：
  - 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。
  - 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。
  - 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；
  - 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>()  
```

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。