Effective C++(15) 在资源管理类中提供对原始资源的访问

时间:2023-03-08 16:21:21
问题聚焦:
    资源管理类是为了对抗资源泄露。
    如果一些函数需要访问原始资源,资源管理类应该怎么做呢?

关于资源管理的概念总是显得那么的高大上,其实只是抽象一点。
下面用一个例子还说明本节的主题:
在前面 Effective C++(13) 用对象管理资源 中我们提到过,使用智能指针保存工厂函数返回的结果
std::tr1::shared_ptr<Investment> pInv(createInvestment());

//加入有某个函数,用来处理Investment对象,像下面这样
int daysHeld(const Investment* pi); // 返回投资天数 //那么像下面这样的调用时错误的
int days = daysHeld(pInv);
错误原因很明显,daysHeld需要的是Investment* 指针,而传给它的却是类型为tr1::shared_ptr<Investment>的对象。
这时候,需要的是一个类型转换,将tr1::shared_ptr<Investment>类型的指针转换为Investment*类型的指针。

有两个做法可以达到这个目标:显示转换和隐式转换。

显示转换

tr1::shared_ptr和auto_ptr都提供一个get成员函数,用来执行显式转换,也就是,它会返回智能指针内部的原始指针。
int days = daysHeld(pInv.get());    // 将pInv内的原始指针传给了daysHeld

隐式转换
几乎所有的智能指针都重载了指针取值操作符(operator->和operator*),
它们允许将当前智能指针隐身转换为它管理的资源的指针。
class Investment
{
public:
bool isTaxFree() const; // 被管理资源内部定义的一个方法
... ...
}; /*使用*/
Investment* createInvestment();
std::tr1:;shared_ptr<Investment> pi1(createInvestment());
bool taxable = !(pi1->isTaxFree());
......
std::auto_ptr<Investment> pi2(createInvestment());
bool taxable = !((*pi2).isTaxFree());
......


如果让你设计一个RAII class,可能会像下面这个管理字体资源的例子中那样,提供一个显式转换或者隐式转换。
我喜欢贴上一大段的代码,说再多理论不如一段代码,所以不理解的地方请注意上下的注释。
// 类设定
FontHandle getFont(); // 获取字体资源函数
void releaseFont(FontHandle fh); // 释放字体资源 class Font
{
public:
explicit Font(FontHandle fh)
: f(fh)
{ }
~Font()
{
releaseFont(f);
}
private:
FontHandle f;
}; /*使用该类*/
// 假如有大量与字体相关的C API,它们处理的是FontHandles,那么“将Font对象转换为FontHandle”会是一种很频繁的需求。 // 提供一个显式转换
class Font
{
public:
... ...
FontHandle get() const { return f; } // 显示转换函数
... ...
}; // 使用该显式转换
void changeFontSize(FontHandle f, int newSize); // C API(系统给定) Font f(getFont());
int newFontSIze;
... ...
changeFontSize(f.get(), newFontSize); // 频繁地调用这个get方法会让人容易厌烦
// 下面提供一个隐式转换
class Font
{
public:
...
operator FontHandle() const { return f; }
...
}; //使用该隐式转换
Font f(getFont());
int newFontSize;
...
changeFontSize(f, newFontSize); // 但是这个隐式转换会增加错误发生机会
Font f1(getFont());
...
Font f2 = f1; // 本意死打算拷贝一个Font对象,结果却将f1隐式转换为底部的FontHandle才复制,编译不通过
FontHandle f3 = f1; // 现在类型匹配没问题了吧,但是当f1被销毁,其内部的资源也同时被销毁,那么这个f3指向的资源也同时被释放。


看了上面这个例子可能你比较迷惑,你可能会问,到底是用显式转换还是隐式转换啊?
其实,答案主要取决于特定的场景和使用情况。
最佳的设计是要遵守一个原则:让接口容易正确使用,不易被误用。

敏感的同学可能注意到,返回原始资源的这个用法,和“封装”这个目的发生了矛盾。
这里,我们需要明确一点的是,资源管理类的存在不是为了封装某物而存在的,它们的存在是为了确保一个特殊行为——资源释放,一定会发生。
设计良好的classes,是隐藏了客户不care的部分,而备妥客户需要的所有东西。

小结:
  • APIs往往要求访问原始资源,所以,每一个资源管理类应该提供一个取得其所管理的资源的方法。
  • 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,显式转换比较安全,但隐式转换对客户比较方便。
参考资料:
《Effective C++ 3rd》