必須要注意的 C++ 動態記憶體資源管理(一)——視資源為物件
阿新 • • 發佈：2019-01-27
一.前言
| 所謂資源就是，一旦你用了它，將來必須還給系統。如果不這樣，糟糕的事情就會發生。C++ 程式中最常見使用的資源就是動態分配記憶體(如果你分配了記憶體卻忘記歸還它，就會導致記憶體洩漏)。但是記憶體只是你必須管理的眾多資源之一。其他常見的資源還有：檔案描述器(file descriptors)、互斥鎖(mutex locks)、圖形介面中的字型和筆刷、資料庫連線、以及網路sockets。無論哪種資源，重要的是，如果你不再使用它時，必須將它還給系統。 |
二.先舉個栗子
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假設我們在做一個RPG小遊戲，主人公Player在遊戲中獲得不同buff從而更換不同的武器，假定這裡我們的武器就只有三種：Fist(拳頭),Knife(刀),Gun(搶)。 然後這三種武器繼承自 class Weapon 那麼我們可以使用一個工廠函式(factory function)來提供我們不同的武器: Weapon* createWeapon(…) ; 當你程式如此設計的時候，那麼你的工廠類就主要負責生產了，而createWeapon的呼叫端就要有責任對獲取的武器資源進行釋放。舉例如下： |
void changeWeapon(params)
{
Weapon* oldWeapon = playerWeapon;
playerWeapon = createWeapon(params);
...
delete oldWeapon;
} |
以上程式碼看起來妥當，但在若干情況下，可能導致該函式釋放oldWeapon——或許因為”…”中的某個過早的return語句。如果這樣一個return語句被執行；又或者是因為”…”中有異常丟擲；這些情況發生吃，那麼控制流一定就不會觸及到delete語句；而之前申請的記憶體(oldWeapon)就無可避免的洩露了。
當然了，謹慎的編寫程式可以防止這一類錯誤。但是有個問題是必須值得思考的，隨著業務邏輯的更改，這段程式碼很可能會在時間漸漸過去之後被修改。一旦軟體開始接受維護，很有可能會有某些人新增return語句或者continue語句而未能全然領悟它對函式資源管理策略造成的後果。 這時候，我們需要將資源來視作一個物件來看。當構造初始化的時候獲取資源，當析構銷燬的時候釋放資源。而解構函式是依賴C++的自動呼叫機制，這樣我們就可以確保資源被釋放。 以物件管理資源 |
三.資源物件
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有了前面的解釋，我們現在大概能夠對為什麼需要將資源當物件來看待有了理解。
下面我們來簡單來介紹如何實現： |
- 先將資源封裝成類，完成資源的初始化載入，和釋放。
template<typename T>
class res_ptr
{
public:
typedef T _myType;
typedef T* _myPType;
res_ptr(_myPType p = nullptr) :pointer(p){ }
~res_ptr(){ delete pointer; }
private:
_myPType pointer;
};- 現在我們可以用上面這個模板類來管理上面的指標。不過，上面的程式碼還沒有完成。
- 在資源管理中，有時候會出現這樣的語句：
res_ptr<T> p1;
...
res_ptr<T> p2 = p1;也就是賦值操作，在不同的場景中賦值操作可能有不同的含義(有時候不一定是賦值，可能是函式傳參，函式返回)
- 1.如果是圖片類的資源，在賦值的時候應該是資源的拷貝。
- 2.如果是檔案、臨接裝置這樣的資源，在賦值的時候應該是資源支配權的轉移。
- 3.如果是資料庫連線，網路sokets這樣的資源，在賦值的時候應該是增加資源的引用數，而當引用數為0的時候釋放資源。
- 所以，以上不同的型別也決定著類中的拷貝控制函式。
| 關於以上三種情況如何實現拷貝控制函式，我們留到下節繼續介紹。 |