资源管理——防止资源泄漏

本文由“三界：天地人”（xgfone）根据Scott Meyers的《More Effective C++》（侯捷 译）一书中的“条款10”进行整理而行。如果进行转载请说明出处。

在传统的资源管理中，我们常用的技术是：在构造函数中申请资源，在析构函数中释放资源。但是这有个缺点，就是当在构造函数中申请资源时，如果发生资源申请异常，就会导致构造函数失败；这样一来，当构造的对象离开作用域时，析构函数不会调用，原因是：如果构造函数不能正常完成时，析构函数就不会做相应的调用。这样一来，就会发生资源泄漏——申请了的资源无法收回。

在构造对象时，我知道一定要在构造函数中完成，但又会有资源泄漏的危机，这就需要一些技术来防止资源泄漏。

方案一：传统上，在构造函数中简单地申请资源，在析构函数释放资源。
class BookEntry{
public:
           BookEntry(const string& name, const string& address="",
                            const string& imageFileName="", const string& audioClipFileName="")
           :theName(name), theAddress(address), theImage(0), theAudioClip(0)
           {
                   if(imageFileName != ""){
                            theImage=new Image(imageFileName);
                   }
                   if(audioClipFileName != ""){
                            theAudioClip=new AudioClip(audioClipFileName);
                   }
           }
/*上个构造函数的简写，如下：
           BookEntry(const string& name, const string& address="",
                            const string& imageFileName="", const string& audioClipFileName="")
           :theName(name), theAddress(address),
            theImage(imageFileName != "" ? new Image(imageFileName) : 0),
            theAudioClip(audioClipFileName != "" ? new AudioClip(audioClipFileName) : 0)
            {    }
*/
                  
           ~BookEntry()
           {
                   delete theImage;
                   delete theAudioClip;
           }
           void addPhoneNumber(const PhoneNumber& number);
           .......
private:
          string theName;
          string theAddress;
          list thePhones;
          Image *theImage;
          AudioClip *theAudioClip;
};
以上是常规的资源申请与释放，但是有时它并不一定能正常工作。
分析：如果在申请第一个资源——theImage=new Image(imageFileName);——成功，但在申请第二个资源—— theAudioClip=new AudioClip(audioClipFileName)——失败时，这就会导致构造函数失败，所以构造函数就不会做出正常的调用（我们也没办法完成这种情况下的析构函数的调用），这样一为，就会导致资源泄漏——申请的第一个资源无法释放。因此，这种方法并不是很完美！我们需要另外一种方法。

方案二：在构造函数中申请资源时，把每一个资源申请放在一个函数中，然后再捕捉是否有任何异常发生，如果有任何异常发生，就要释放以前所有申请过的资源。
class BookEntry{
public:
           BookEntry(const string& name, const string& address="",
                            const string& imageFileName="", const string& audioClipFileName="")
           :theName(name), theAddress(address),
            theImage( initImage(imageFileName)),
            theAudioClip( initAudioClip(audioClipFileName))
            {    }
                  
           ~BookEntry()
           {
                   delete theImage;
                   delete theAudioClip;
           }
           void addPhoneNumber(const PhoneNumber& number);
           .......
private:
          string theName;
          string theAddress;
          list thePhones;
          Image *theImage;
          AudioClip *theAudioClip;
          initImage(const string& imageFileName)
          {
                  if(imageFileName != "")   return new Image(imageFileName);
                  else    return 0;
          }

          initAudioClip(const string& audioClipFileName)
          {
                  try{
                           if(audioClipFileName != "")          return new AudioClip(audioClipFileName);
                           else      return 0;
                  }
                  catch (...){
                            delete theImage;
                            throw;
                  }
          }
}
};

分析：这个方案解决了方案一中遇到的问题，这可能是个完美的结局。但是，这个方案有个缺点是：概念上应该由constructor完成的动作现在却散布于数个函数中，在概念上却违反了construtor的作用，造成维护上的困扰。

方案三：运用智能指针。在构造对象申请资源时发生了异常，当该对象离开其作用域时，智能指针指向的资源也会自动释放。
class BookEntry{
public:
           BookEntry(const string& name, const string& address="",
                            const string& imageFileName="", const string& audioClipFileName="")
           :theName(name), theAddress(address), theImage(0), theAudioClip(0)
           {
                   if(imageFileName != ""){
                            theImage=new Image(imageFileName);
                   }
                   if(audioClipFileName != ""){
                            theAudioClip=new AudioClip(audioClipFileName);
                   }
           }
/*上个构造函数的简写，如下：
           BookEntry(const string& name, const string& address="",
                            const string& imageFileName="", const string& audioClipFileName="")
           :theName(name), theAddress(address),
            theImage(imageFileName != "" ? new Image(imageFileName) : 0),
            theAudioClip(audioClipFileName != "" ? new AudioClip(audioClipFileName) : 0)
            {    }
*/
                  
           ~BookEntry()
           {
                   delete theImage;
                   delete theAudioClip;
           }
           void addPhoneNumber(const PhoneNumber& number);
           .......
private:
          string theName;
          string theAddress;
          list thePhones;
          const auto_ptr  theImage;
          const auto_ptr  theAudioClip;
};

分析：智能指针使用的是RAII理论。
RAII是“ 资源获取就是初始化”的缩语（Resource Acquisition Is Initialization），是一种利用对象生命周期来控制程序资源（如内存、文件句柄、网络连接、互斥量等等）的简单技术。 　　

RAII 的一般做法是这样的：在对象构造时获取资源，接着控制对资源的访问使之在对象的生命周期内始终保持有效，最后在对象析构的时候释放资源。借此，我们实际上把管理一份资源的责任托管给了一个对象。这种做法有两大好处： 　　
       1,我们不需要显式地释放资源。 　
       2,采用这种方式，对象所需的资源在其生命期内始终保持有效 —— 我们可以说，此时这个类维护了一个 invariant。这样，通过该类对象使用资源时，就不必检查资源有效性的问题，可以简化逻辑、提高效率。