c++资源管理经验谈

发表于 2015-07-20   |  

前言

编写中…

Step1: 用对象管理资源

Step2: RAII原则来申请和释放资源

  • 在构造的时候申请资源，在析构的时候释放资源

Step3: 管理好对象的生命周期

管理好对象的生命周期，对于单线程环境来说比较好办，注意几点就行了，但是对于多线程环境就比较难处理了。下面首先讲一些单线程环境下对象生命周期中需要注意的事项：

构造:：

  • 不要在构造函数中暴露this指针，典型的不要调用观察者或者访问者接口，因为这个时候对象还没有构造完，不应该被调用

析构:

  • 不要在析构函数中抛出异常,异常会改变程序执行的顺序。
  • 父类析构函数应该定义为virtual,否则子类独有的资源不会被释放.

拷贝构造:

调用拷贝构造的时机：

  • 用一个对象构造另一个对象 Point fei();Point lun(fei);
  • 参数传递使用传值的方式的时候
  • 函数返回类型值的时候
  • Point fei = lun;(不会调用赋值操作符，只会调用拷贝构造)

赋值:

首先回顾一下赋值操作符的四个要点：

  • 检查是否为同一个地址if(this == &rhs) return *this
  • 参数为类型的常引用const Feature& rhs
  • 返回为*this
  • 在分配资源之前先回收清理原有的资源
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Point fei();
Point lun = fei; /// 只会调用拷贝构造函数

Point foo();
foo = fei; /// 只会调用赋值操作符

多线程下对象生命周期的管理

聚合资源与组合资源

结论：

  1. 使用对象来管理资源，使用RAII原则来申请和释放资源
  2. 对于聚合资源对象的类，使用依赖注入和shared_ptr来构造
  • RAII（资源申请和释放更安全）
  • 依赖注入（构造更块，调用安全）

依赖注入和控制反转
依赖注入是一种将对象传入到某个类中的（注入），而不是让这个类自己创建并存储该对象的技巧，可将其作为控制反转概念的一种更为特殊的形式。举个例子：

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class RedisDataSource
{
    RedisConnection*    poDriver_;
    Vector<OGRLayer*>   layers_;

public:
    RedisDataSource():
        poDriver_(new RedisConnection("host=192.168.1.23 port=5432 db=2"))
    {
        /// 其他操作
    }
}

上面的代码存在以下问题：

  1. 如果RedisConnection的构造函数发生了变化，或者修改了数据库的端口，那么就必须修改RedisDataSource来解决
  2. 从销量来看，RedisDataSource的构造过程较长，切每个RedisDataSource事例都需要创建一个RedisConnection对象
  3. RedisDataSource强依赖于RedisConnection的定义

然而如果采用依赖注入的方式：

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class RedisDataSource
{
    RedisConnection*    poDriver_;
    Vector<OGRLayer*>   layers_;

public:
    RedisDataSource(RedisConnection* poRedis):
        poDriver_(poRedis)
    {
        /// 其他操作
    }
}
  1. RedisDataSource只需要前置生命RedisConnection即可，依赖性相对较低
  2. 可以由RedisDataSource的工厂来创建RedisConnection并注入到RedisDataSource中，工厂负责维护RedisDataSource状态的正确性

对于上面依赖注入的例子，我们将Redis链接当作是资源的话，用对象来管理资源没有问题(RedisConnection类),使用依赖注入的方式还可以让对个RedisDataSource实例公用一个RedisConnection对象。但是这就要保证共享的RedisConnection生命周期的安全，也就是上面的Step3的要求,具体点就是资源对象在正确的时候析构。

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class RedisDataSource : public DataSource
{
    // RedisConnection*    poDriver_;
    std::shared_ptr<RedisConnection> poDriver_;

    Vector<OGRLayer*>   layers_;

public:
    RedisDataSource(RedisConnection* poRedis)
    {
        /// 其他操作
        if(poRedis)
        {
            poDriver_ = std::make_shared<RedisConnection>(poRedis);
        }
    }

    // 用于共享本类的连接
    RedisConnection* getConnection() const
    {
        return poDriver_.get();
    }
}

class DataSourceFactory
{

public:
    static DataSource* CreateDataSource(std::string dsType, std::string connInfo)
    {
        DataSource *poRet = NULL;
        if(dsType == "redis")
        {
            RedisConnection* poRedisCon = new RedisConnection(connInfo);
            if(poRedisCon)
            {
                poRet = new RedisDataSource(new RedisConnection(connInfo));
            }
        }
        return poRet;
    }

    static DataSource* CreateDataSource(std::string dsType, Connection* poConn)
    {
        DataSource *poRet = NULL;
        if(dsType == "redis")
        {
            if(poConn && poConn.getName() == "redis")
            {
                poRet = new RedisDataSource(new RedisConnection(connInfo));
            }
            else
            {
                // ...
            }
        }
        else
        {
            // ...
        }
        return poRet;
        
    }
}
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RedisConnection* poRedis = 
        DataSourceFactory::CreateDataSource("redis", "host=192.168.1.44...");

// 共用链接
RedisConnection* poRedis2 = 
        DataSOurceFactory::CreateDataSource("redis", poRedis.getConnection);

关于内存管理

C++中可能出现的内存问题:

  • 缓冲区溢出
  • 空悬指针/野指针
  • 重复释放
  • 内存泄漏
  • 不配对的new/delete
  • 内存碎片

关于类型安全

从指向父亲的指针转为指向孩子节点的指针

Reference

  • 《c++ API设计》by Martin Reddy
  • 《企业应用架构》by Martin Fowler
  • 《effective c++》
  • 《Linux多线程服务器编程》 by 陈硕
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