1.什么是RAII？

RAII（Resource Acquisition Is Initialization）機制是Bjarne Stroustrup首先提出的，也稱直譯為“資源獲取就是初始化”，是C++語言的一種管理資源、避免泄漏的機制。
C++標準保證任何情況下，已構造的對象最終會銷毀，即它的析構函數最終會被調用。
RAII 機制就是利用了C++的上述特性,在需要獲取使用資源RES的時候，構造一個臨時對象(T)，在其構造T時獲取資源，在T生命期控制對RES的訪問使之始終保持有效，最后在T析構的時候釋放資源。以達到安全管理資源對象，避免資源泄漏的目的。

2.為什么要使用RAII？

那么我們經常所說的資源是如何定義的？說到資源,我們立刻能想到的就是內存啊，文件句柄等等啊，但只有這些嗎？
對于資源的概念不要想象的太狹隘，在計算機系統中，資源是個定義寬泛的概念，所有數量有限且對系統正常運行具有一定作用的元素都是資源。比如：網絡套接字、互斥鎖、文件句柄、內存、數據庫記錄等等，它們屬于系統資源。由于系統的資源是有限的，就好比自然界的石油，鐵礦一樣，不是取之不盡，用之不竭的。
所以，我們在編程使用系統資源時，都必須遵循一個步驟：

1.申請資源；
2.使用資源；
3.釋放資源。

第一步和第三步缺一不可，因為資源必須要申請才能使用的，使用完成以后，必須要釋放，如果不釋放的話，就會造成資源泄漏。

3.實戰應用

3.1一個簡單的例子：指針申請空間，釋放空間

void Func() { int *ip = new int[10]; //operations //operations //operations delete[] ip;//if not free mem, memory overflow }

使用RAII技術后：

template<class PointerType> class My_Pointer { public: My_Pointer(PointerType* _ptr, size_t sz) { _ptr = new PointerType[sz]; m_ptr = _ptr; } ~My_Pointer() { delete []m_ptr; } protected: PointerType m_ptr; }

3.2 scope lock (局部鎖技術)
在很多時候，為了實現多線程之間的數據同步，我們會使用到 mutex,critical section,event,singal 等技術。但在使用過程中，由于各種原因，有時候，我們會遇到一個問題：由于忘記釋放（Unlock）鎖，產生死鎖現象。
采用RAII 就可以很好的解決這個問題,使用著不必擔心釋放鎖的問題. 示例代碼如下:
My_scope_lock 為實現 局部鎖的模板類.
LockType 抽象代表具體的鎖類 .如基于 mutex 實現 mutex_lock 類

template<class LockType> class My_scope_lock { public: My_scope_lock(LockType& _lock):m_lock(_lock) { m_lock.occupy(); } ~My_scope_lock() { m_lock.relase(); } protected: LockType m_lock; }

使用的時候：

//global vars int counter = 0; void routine(); mutex_lock m_mutex_lock; void routine() { My_scope_lock l_lock(m_mutex_lock); counter++; //others... }

我們可以根據上面的例子類推出好多這樣例子。如讀寫文件的時候很容易忘記關閉文件，如果借用 RAII技術,就可以規避這種錯誤。再如對數據庫的訪問，忘記斷開數據庫連接等等都可以借助RAII 技術也解決。

4.RAII模板化實現

按照上節的做法,如果你有很多個資源對象要用RAII方式管理，按這個辦法就要為每個類寫一個RAII類。
想到這里，我瞬間覺得好煩燥，都是類似的代碼，卻要一遍一遍的重復,就不能有個通用的方法讓我少寫點代碼嘛！！！
于是我利用C++11的新特性(類型推導、右值引用、移動語義、類型萃取、function/bind、lambda表達式等等)寫了一個通用化的RAII機制,滿足各種類型資源的管理需求。

// // RAII.h // // Library: Foundation // Package: Core // Module: RAII // // Definition of the RAII template class and friends. // //#include "Wishbone/Foundation.h" #include <type_traits> #include <functional>namespace Wishbone {/* 元模板，如果是const類型則去除const修飾符 */template<typename T>struct no_const{using type = typename std::conditional<std::is_const<T>::value, typename std::remove_const<T>::type, T>::type;};/// RAII方式管理申請和釋放資源的類/// 對象創建時,執行acquire(申請資源)動作(可以為空函數[]{})/// 對象析構時,執行release(釋放資源)動作/// 禁止對象拷貝和賦值class RAII{public:typedef std::function<void()> FunctionType;/// release: 析構時執行的函數/// acquire: 構造函數執行的函數/// default_com:_commit,默認值,可以通過commit()函數重新設置explicit RAII(FunctionType release, FunctionType acquire = [] {}, bool default_com = true) noexcept :_commit(default_com),_release(release){acquire();}/// 對象析構時根據_commit標志執行_release函數~RAII() noexcept{if (_commit)_release();}/// 移動構造函數 允許右值賦值RAII(RAII&& rv) noexcept : _commit(rv._commit),_release(rv._release){rv._commit = false;};///RAII& commit(bool c = true) noexcept;protected:std::function<void()> _release;private:RAII(const RAII&);RAII& operator=(const RAII&) = delete;bool _commit;}; /* RAII *//// inlinsinline RAII& RAII::commit(bool c = true) noexcept{ _commit = c; return *this; };/// 用于實體資源的RAII管理類/// T為資源類型/// acquire為申請資源動作，返回資源T/// release為釋放資源動作,釋放資源Ttemplate<typename T>class RAIIVar{public:typedef std::function<T()> AcquireType;typedef std::function<void(T &)> ReleaseType;///explicit RAIIVar(AcquireType acquire, ReleaseType release) noexcept :_resource(acquire()),_release(release){}/// 移動構造函數RAIIVar(RAIIVar&& rv) :_resource(std::move(rv._resource)),_release(std::move(rv._release)){rv._commit = false;//控制右值對象析構時不再執行_release}/// 對象析構時根據_commit標志執行_release函數~RAIIVar() noexcept{if (_commit)_release(_resource);}RAIIVar<T>& commit(bool c = true) noexcept{ _commit = c; return *this;};T& get() noexcept{return _resource; }T& operator*() noexcept{return get();}template<typename _T = T>typename std::enable_if<std::is_pointer<_T>::value, _T>::type operator->() const noexcept{return _resource;}template<typename _T = T>typename std::enable_if<std::is_class<_T>::value, _T*>::type operator->() const noexcept{return std::addressof(_resource);}private:bool _commit = true;T _resource;ReleaseType _release;};/// 創建 RAII 對象,/// 用std::bind將M_REL,M_ACQ封裝成std::function<void()>創建RAII對象/// RES 資源類型/// M_REL 釋放資源的成員函數地址/// M_ACQ 申請資源的成員函數地址template<typename RES, typename M_REL, typename M_ACQ>RAII make_raii(RES & res, M_REL rel, M_ACQ acq, bool default_com = true) noexcept{static_assert(std::is_class<RES>::value, "RES is not a class or struct type.");static_assert(std::is_member_function_pointer<M_REL>::value, "M_REL is not a member function.");static_assert(std::is_member_function_pointer<M_ACQ>::value, "M_ACQ is not a member function.");assert(nullptr != rel && nullptr != acq);auto p_res = std::addressof(const_cast<typename no_const<RES>::type&>(res));return RAII(std::bind(rel, p_res), std::bind(acq, p_res), default_com);}template<typename RES, typename M_REL>RAII make_raii(RES & res, M_REL rel, bool default_com = true) noexcept{static_assert(std::is_class<RES>::value, "RES is not a class or struct type.");static_assert(std::is_member_function_pointer<M_REL>::value, "M_REL is not a member function.");assert(nullptr != rel);auto p_res = std::addressof(const_cast<typename no_const<RES>::type&>(res));return RAII(std::bind(rel, p_res), [] {}, default_com);}} // namespace Wishbone

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C++之RAII机制的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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