资源管理

　　所谓资源就是，一旦用了它，将来必须还给系统。C++程序中最常使用的资源就好似动态分配内存（如果你new了，却忘了delete，会导致内存泄露），但内存只是你必须管理的众多资源之一。其它常见的有文件描述符（file descriptors）、互斥器（mutex）、图形界面中的字形和画刷。数据库连接以及网络sockets。当你不使用它们时，记得还给系统。

　　当你考虑到异常、函数内多重回传路径、程序维护员改动软件却没能充分理解随之而来的冲击，那么资源管理就显得复杂的多。

条款13：以象管理资源

　　工厂函数：会返回一个base class指针，指向新生成之derived class对象。

class Investment{};
Investment* createInvestment();//返回继承体系内的动态分配对象
void f()
{
    Investment *pInv = createInvestment();
    ...//这里存在诸多“不定因素”，可能造成delete pInv；得不到执行，这可能就存在潜在的内存泄露。
    delete pInv;
}

　　解决方法：把资源放进对象内，我们便可依赖C++的“析构函数自动调用机制”确保资源被释放。

　　许多资源被动态分配于堆内而后被用于单一区块或函数内。它们应该在控制流离开那个区块或函数时被释放。标准程序库提供的auto_ptr正是针对这种形势而设计的特制产品。auto_ptr是个“类指针对象”，也就是所谓的“智能指针”，其析构函数自动对其所指对象调用delete。

　　许多资源被动态分配于heap内而后被用于单一区块或函数内，他们应该在控制流离开那个区块或函数时被释放。

void f()
{
    std::auto_ptr<Investment> pInv(createInvestment());
    ...
}          //函数退出，auto_ptr调用析构函数自动调用delete，删除pInv；无需显示调用delete。

“以对象管理资源”的两个关键想法：

  1. 获得资源后立刻放进管理对象内（如auto_ptr）。每一笔资源都在获得的同时立刻被放进管理对象中。“资源取得时机便是初始化时机”（Resource Acquisition Is Initialization；RAII）。
  2. 管理对象运用析构函数确保资源被释放。不论控制流如何离开区块，即一旦对象被销毁，其析构函数被自动调用来释放资源。

　　由于auto_ptr被销毁时会自动删除它所指之物，所以不能让多个auto_ptr同时指向同一对象。所以auto_ptr若通过copy构造函数或copy assignment操作符复制它们，它们会变成NULL，而复制所得的指针将取得资源的唯一拥有权！

std::auto_ptr<Investment> pInv1(createInvestment()); //pInv1指向createInvestment()返回物；
std::auto_ptr<Investment> pInv2(pInv1); //现在pInv2指向对象，而pInv1被设为NULL;
pInv1 = pInv2; //现在pInv1指向对象，而pIn2被设为NULL;

　　受auto_ptr管理的资源必须绝对没有一个以上的auto_ptr同时指向它。

　　auto_ptr的替代方案是“引用计数型智能指针”（reference-counting smart pointer；SCSP）、它可以持续跟踪共有多少对象指向某笔资源，并在无人指向它时自动删除该资源。但是SCSPs无法打破环状引用，如两个已经没有彼此使用的对象彼此互指，好像还在“被使用”状态。

　　TR1的tr1::shared_ptr就是一个"引用计数型智能指针"。

void f()
{
    ...
    std::tr1::shared_ptr<Investment>  pInv1(createInvestment()); //pInv1指向createInvestment()返回物；
    std::tr1::shared_ptr<Investment>  pInv2(pInv1);//pInv1，pInv2指向同一个对象；
    pInv1 = pInv2;                                                                          //同上，无变化
    ...
}//函数退出，pInv1，pInv2被销毁，它们所指的对象也竟被自动释放。

　　auto_ptr和tr1::shared_ptr都在其析构函数内做delete而不是delete[]，也就意味着在动态分配而得的数组身上使用auto_ptr或tr1::shared_ptr是个潜在危险，资源得不到释放。也许boost::scoped_array和boost::shared_array能提供帮助。还有，vector和string几乎总是可以取代动态分配而得的数组。

请记住：

  1. 为防止资源泄漏，请使用RAII对象，它们在构造函数中获得资源并在析构函数中释放资源。
  2. 两个常被使用的RAII类分别是auto_ptr和tr1::shared_ptr。后者通常是较佳选择，因为其拷贝行为比较直观。若选择auto_ptr，复制动作会使他（被复制物）指向NULL。

条款14：在资源管理类中小心copying行为

　　我们在条款13中讨论的资源表现在堆上申请的资源，而有些资源并不适合被auto_ptr和tr1::shared_ptr所管理。可能我们需要建立自己的资源管理类。

void lock(Mutex *pm);     //锁定pm所指的互斥量
unlock(Mutex *pm);        //将pm解除锁定

　　我们建立的资源管理类可能会是这样：

class Lock
{
    public:
        explicit Lock(Mutex *pm): mutexPtr(pm)
        {
            lock(mutexPtr);
        }
        ~Lock()
        {
            unlock(mutexPtr);
        }
    private:
        Mutex *mutexPtr;
};

　　“当一个RAII对象被复制，会发生什么事？”大多数时候你会选择一下两种可能：

  1. 禁止复制。如果复制动作对RAII类并不合理，你便应该禁止之。禁止类的copying函数参见条款6。
  2. 对底层资源使用”引用计数法“。有时候我们又希望保有资源，直到它的最后一个使用者被销毁。这种情况下复制RAII对象时，应该将资源的”被引用计数“递增。tr1::shared_ptr便是如此。

　　通常只要内含一个tr1::shared_ptr成员变量，RAII类便可实现”引用计数“行为。

class Lock
{
public:
    explicit Lock(Mutex *pm):mutexPtr(pm, unlock)
    {
        lock(mutexPtr.get());
    }
private:
    std::tr1::shared_ptr<Mutex> mutexPtr;
};　

　　由于tr1::shared_ptr允许我们指定”引用计数“为0时被调用的所谓”删除器“，那是一个函数或函数对象，当是”当引用计数”为0时被调用（此基能并不存在auto_ptr，他总是将其指针删除）。删除器对shared_ptr构造函数而言是可有可无的第二参数，所以代码看起来如上。

　　本例中，并没说明析构函数，因为没有必要。编译器为我们生成的析构函数会自动调用其non-static成员变量（mutexPtr）的析构函数。而mutexPtr的析构函数会在互斥量”引用计数“为0时自动调用tr1::shared_ptr的删除器（unlock）。

请记住：

  1. 复制RAII对象必须一并复制它所管理的资源，所以资源的copying行为决定RAII对象的copying行为。
  2. 普遍而常见的RAII类拷贝行为是：抑制拷贝，施行引用计数法。不过其它行为也可能被实现。

条款15：在资源管理类中提供对原始资源的访问

　　将工厂函数返回的指针放入智能指针中。

　　当我们需要访问原始资源的时候，这时候需要一个函数可将RAII对象（如tr1::shared_ptr）转换为其所内含之原始资源。有两种做法可以达成目标：显示转换和隐式转换。

　　tr1::shared_ptr和auto_ptr都提供一个get成员函数，用来执行显示转换，也就是返回智能指针内部的原始指针（的复件）。就像所有智能指针一样， tr1::shared_ptr和auto_ptr也重载了指针取值操作符（operator->和operator*），它们允许隐式转换至底部原始指针。（即在对智能指针对象实施->和*操作时，实际被转换为被封装的资源的指针。）

class Font
{
public:
    ...
    FontHandle get() const//FontHandle显示转换函数
    {
        return f;
    }
    operator FontHandle() const//隐式转换，可能引起“非故意之类型转换”
    {
        return f;
    }
    ...
};

　　是否该提供一个显示转换函数（例如get成员函数）将RAII类转换为其底部资源，或是应该提供隐式转换，答案主要取决于RAII类被设计执行的特定工作，以及它被使用的情况。

　　显示转换可能是比较受欢迎的路子，但是需要不停的get，get；而隐式转换又可能引起“非故意之类型转换”。

请记住：

  1. APIs往往要求访问原始资源，所以每一个RAII类应该提供一个“取得其所管理之资源”的方法。
  2. 对原始资源的访问可能经由显示转换或隐式转换。一般而言显示转换比较安全，但隐式转换对客户比较方便。   

条款16：成对使用new和delete时要采取相同形式

std::string *stringArray = new std::string[100];
//...
delete stringArray;

　　使用了new动态申请了资源，也调用了delete释放了资源。但这代码存在“不明确行为”。stringArray对象中的99个不太可能被适当删除，因为它们的析构函数很可能没被调用。

　　当我们使用new，有两件事情发生：

  1. 内存被分配出来。
  2. 针对此内存会有一个（或更多）构造函数被调用。

　　当你使用delete，也有两件事发生：

  1. 针对此内存会有一个（或多个）析构函数被调用，然后内存才被释放。
  2. delete的最大问题在于：即将被删除的内存之内究竟有多少对象？这个问题的答案决定了有多少个析构函数必须被调用起来。

　　单一对象内存布局和数组对象不同，在数组所用的内存通常还包括“数组大小”记录，以便delete知道需要多少次析构函数被调用。让delete知道内存中是否存在一个“数组大小记录”的办法是加[]，delete会认定指针指向一个数组。

　　如果你调用new时使用[]，你必须在对应调用delete时也使用[]。如果你调用new时没有使用[]，那么也不该在对应调用delete时使用[]。

　　最好尽量不要对数组形式作typedefs动作。因为这样容易引起delete操作的“疑惑”。

请记住：

  1. 如果你在new表达式中使用[]，必须在相应的delete表达式中也使用[]。如果你在new表达式中不使用[]，一定不要在相应的delete表达式中使用[]。

条款17：以独立语句将newed对象置入智能指针

　　为了避免资源泄漏的危险，最好在单独语句内以智能指针存储newed所得对象。

//以下代码在调用processWidget之前做一下三件事：
//1.调用priority()；2.执行new Widget；3.调用shared_ptr构造函数
int priority();
void processWidget(std::tr1::shared_ptr<Widget> pw, int priority);
//因为第三步的执行期间不明确，可能在1.2之间，此时如果priority发生异常，程序退出，则new返回的指针未装入智能指针造成资源泄露
//解决办法如下：
std::tr1::shared_ptr<Widget> pw(new Widget);//即在传入函数之前对智能指针初始化，而不是在传入参数中对其初始化，因为那样可能引起操作序列的问题。
processWidget(pw, priority());

请记住：

  1. 以独立语句将newed对象存储于（置入）智能指针内。如果不这样做，一旦异常抛出，有可能导致难以察觉的资源泄漏。
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