C++之RAII思想

xiaoxiao2025-06-07  41

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C++中的RAII全称是“Resource acquisition is initialization”,直译为“资源获取就是初始化”。但是这翻译并没有显示出这个惯用法的真正内涵。RAII的好处在于它提供了一种资源自动管理的方式,当产生异常、回滚等现象时,RAII可以正确地释放掉资源。

举个常见的例子:

[cpp] view plain copy

void Func()  {    FILE *fp;    char* filename = "test.txt";    if((fp=fopen(filename,"r"))==NULL)    {        printf("not open");        exit(0);    }    ... // 如果 在使用fp指针时产生异常 并退出         // 那么 fp文件就没有正常关闭          fclose(fp);  }  

 

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。

此时,就可以让RAII惯用法大显身手了。

 

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。

具体示例代码如下:

[cpp] view plain copy

class Resource{};  class RAII{  public:      RAII(Resource* aResource):r_(aResource){} //获取资源      ~RAII() {delete r_;} //释放资源      Resource* get()    {return r_ ;} //访问资源  private:      Resource* r_;  };  

 

比如文件操作的例子,我们的RAII临时对象类就可以写成:

[cpp] view plain copy

class FileRAII{  public:      FileRAII(FILE* aFile):file_(aFile){}      ~FileRAII() { fclose(file_); }//在析构函数中进行文件关闭      FILE* get() {return file_;}  private:      FILE* file_;  };  

则上面这个打开文件的例子就可以用RAII改写为:

[cpp] view plain copy

void Func()  {    FILE *fp;    char* filename = "test.txt";    if((fp=fopen(filename,"r"))==NULL)    {        printf("not open");        exit(0);    }    FileRAII fileRAII(fp);    ... // 如果 在使用fp指针时产生异常 并退出         // 那么 fileRAII在栈展开过程中会被自动释放,析构函数也就会自动地将fp关闭        // 即使所有代码是都正确执行了,也无需手动释放fp,fileRAII它的生命期在此结束时,它的析构函数会自动执行!       }  

这就是RAII的魅力,它免除了对需要谨慎使用资源时而产生的大量维护代码。在保证资源正确处理的情况下,还使得代码的可读性也提高了不少。

 

创建自己的RAII类

一般情况下,RAII临时对象不允许复制和赋值,当然更不允许在heap上创建,所以先写下一个RAII的base类,使子类私有继承Base类来禁用这些操作:

[cpp] view plain copy

class RAIIBase  {  public:      RAIIBase(){}      ~RAIIBase(){}//由于不能使用该类的指针,定义虚函数是完全没有必要的            RAIIBase (const RAIIBase &);      RAIIBase & operator = (const RAIIBase &);      void * operator new(size_t size);       // 不定义任何成员  };  

当我们要写自己的RAII类时就可以直接继承该类的实现:

[cpp] view plain copy

template<typename T>  class ResourceHandle: private RAIIBase //私有继承 禁用Base的所有继承操作  {  public:      explicit ResourceHandle(T * aResource):r_(aResource){}//获取资源      ~ResourceHandle() {delete r_;} //释放资源      T *get()    {return r_ ;} //访问资源  private:      T * r_;  };  

 

将Handle类做成模板类,这样就可以将class类型放入其中。另外, ResourceHandle可以根据不同资源类型的释放形式来定义不同的析构函数。

由于不能使用该类的指针,所以使用虚函数是没有意义的。

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