C++资源管理技术之RAII

C++资源管理技术

RAII

是“Resource Acquisition Is Initialization”的首字母缩写。也称为“资源获取就是初始化”，是c++等编程语言常用的管理资源、避免内存泄露的方法。它保证在任何情况下，使用对象时先构造对象，最后析构对象。

我们在C++中经常使用new申请了内存空间，但是却也经常忘记delete回收申请的空间，容易造成内存溢出，于是RAII技术就诞生了，来解决这样的问题。RAII机制是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。

当我们在一个函数内部使用局部变量，当退出了这个局部变量的作用域时，这个变量也就别销毁了；当这个变量是类对象时，这个时候，就会自动调用这个类的析构函数，而这一切都是自动发生的，不要程序员显示的去调用完成。基于此想法：由于系统的资源不具有自动释放的功能，而C++中的类具有自动调用析构函数的功能。如果把资源用类进行封装起来，对资源操作都封装在类的内部，在析构函数中进行释放资源。当定义的局部变量的生命结束时，它的析构函数就会自动的被调用，如此，就不用程序员显示的去调用释放资源的操作。

确保能运行资源释放代码的地方就是在这个程序段（栈）中放置的对象的析构函数了，因为stack winding会保证它们的析构函数都会被执行。RAII就利用了栈里面的变量的这一特点。

Stack Winding&Unwinding

当程序运行时，每一个函数（包括数据、寄存器、程序计数器，等等）在调用时，都被映射到栈上。这就是 stack winding。

Unwinding 是以相反顺序把函数从栈上移除的过程。正常的 stack unwinding 发生在函数返回时；不正常的情况，比如引发异常，调用setjmp和longjmp，也会导致 stack unwinding。可见 stack unwinding 的过程中，局部对象的析构函数将逐一被调用。这也就是 RAII 工作的原理，它是由语言和编译器来保证的。

RAII的具体做法：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存放在栈空间上的局部对象。

这种做法的好处：

• 不需要显示地释放资源
• 采用此方式，对象所需的资源在其生命周期内始终保持有效

在计算机系统中，资源是数量有限且对系统正常运转具有一定作用的元素。

比如，内存，文件句柄，网络套接字（network sockets），互斥锁（mutex locks）等等，它们都属于系统资源。由于资源的数量不是无限的，有的资源甚至在整个系统中仅有一份，因此我们在使用资源时必须严格遵循的步骤是：获取资源，使用资源，释放资源。在资源的获取到释放之间，我们往往需要使用资源，但常常一些不可预计的异常是在使用过程中产生，就会使资源的释放环节没有得到执行。——RAII技术可以很好解决

RAII的实现原理很简单，利用stack上的临时对象生命期是程序自动管理的这一特点，将我们的资源释放操作封装在一个临时对象中。

#include <iostream> 
using namespace std; 
 
class ArrayOperation 
{ 
public : 
	ArrayOperation() 
	{ 
		m_Array = new int [10]; 
	} 
 
	void InitArray() 
	{ 
		for (int i = 0; i < 10; ++i) 
		{ 
			*(m_Array + i) = i; 
		} 
	} 
 
	void ShowArray() 
	{ 
		for (int i = 0; i <10; ++i) 
		{ 
			cout<<m_Array[i]<<endl; 
		} 
	} 
 
	~ArrayOperation() 
	{ 
		cout<< "~ArrayOperation is called" <<endl; 
		if (m_Array != NULL ) 
		{ 
			delete[] m_Array;  // 非常感谢益可达非常犀利的review，详细可以参加益可达在本文的评论 2014.04.13
			m_Array = NULL ; 
		} 
	} 
 
private : 
	int *m_Array; 
}; 
 
bool OperationA(); 
bool OperationB(); 
 
int main() 
{ 
	ArrayOperation arrayOp; 
	arrayOp.InitArray(); 
	arrayOp.ShowArray(); 
	return 0;
}