![]() ![]() |
|
MoreEffectiveC++:防止资源泄漏 | |
作者:佚名 文章来源:不详 点击数 更新时间:2008/4/18 14:39:45 文章录入:杜斌 责任编辑:杜斌 | |
|
|
如果你正在开发一个具有多媒体功能的通讯录程序。这个通讯录除了能存储通常的文字信息如姓名、地址、电话号码外,还能存储照片和声音(可以给出他们名字的正确发音)。 为了实现这个通信录,你可以这样设计: class Image { // 用于图像数据 class AudioClip { // 用于声音数据 class PhoneNumber { ... }; // 用于存储电话号码 通讯录的每个条目都有姓名数据,所以你需要带有参数的构造函数(参见条款3),不过其它内容(地址、图像和声音的文件名)都是可选的。注意应该使用链表类(list)存储电话号码,这个类是标准C++类库(STL)中的一个容器类(container classes)。(参见Effective C++条款49 和本书条款35) 编写BookEntry 构造函数和析构函数,有一个简单的方法是: BookEntry::BookEntry(const string& name,const string& address, 构造函数把指针theImage和theAudioClip初始化为空,然后如果其对应的构造函数参数不是空,就让这些指针指向真实的对象。析构函数负责删除这些指针,确保BookEntry对象不会发生资源泄漏。因为C++确保删除空指针是安全的,所以BookEntry的析构函数在删除指针前不需要检测这些指针是否指向了某些对象。 看上去好像一切良好,在正常情况下确实不错,但是在非正常情况下(例如在有异常发生的情况下)它们恐怕就不会良好了。 请想一下如果BookEntry的构造函数正在执行中,一个异常被抛出,会发生什么情况呢?: if (audioClipFileName != "") { 一个异常被抛出,可以是因为operator new(参见条款8)不能给AudioClip分配足够的内存,也可以因为AudioClip的构造函数自己抛出一个异常。不论什么原因,如果在BookEntry构造函数内抛出异常,这个异常将传递到建立BookEntry对象的地方(在构造函数体的外面。 译者注)。 现在假设建立theAudioClip对象建立时,一个异常被抛出(而且传递程序控制权到BookEntry构造函数的外面),那么谁来负责删除theImage已经指向的对象呢?答案显然应该是由BookEntry来做,但是这个想当然的答案是错的。BookEntry根本不会被调用,永远不会。 C++仅仅能删除被完全构造的对象(fully contructed objects), 只有一个对象的构造函数完全运行完毕,这个对象才能被完全地构造。所以如果一个BookEntry对象b做为局部对象建立,如下: void testBookEntryClass() 并且在构造b的过程中,一个异常被抛出,b的析构函数不会被调用。而且如果你试图采取主动手段处理异常情况,即当异常发生时调用delete,如下所示: void testBookEntryClass() delete pb; // 正常删除pb 你会发现在BookEntry构造函数里为Image分配的内存仍旧被丢失了,这是因为如果new操作没有成功完成,程序不会对pb进行赋值操作。如果BookEntry的构造函数抛出一个异常,pb将是一个空值,所以在catch块中删除它除了让你自己感觉良好以外没有任何作用。用灵巧指针(smart pointer)类auto_ptr(参见条款9)代替raw BookEntry*也不会也什么作用,因为new操作成功完成前,也没有对pb进行赋值操作。 因为当对象在构造中抛出异常后C++不负责清除对象,所以你必须重新设计你的构造函数以让它们自己清除。经常用的方法是捕获所有的异常,然后执行一些清除代码,最后再重新抛出异常让它继续转递。如下所示,在BookEntry构造函数中使用这个方法: BookEntry::BookEntry(const string& name, 不用为BookEntry中的非指针数据成员操心,在类的构造函数被调用之前数据成员就被自动地初始化。所以如果BookEntry构造函数体开始执行,对象的theName, theAddress 和 thePhones数据成员已经被完全构造好了。这些数据可以被看做是完全构造的对象,所以它们将被自动释放,不用你介入操作。当然如果这些对象的构造函数调用可能会抛出异常的函数,那么哪些构造函数必须去考虑捕获异常,在允许它们继续传递之前完成必需的清除操作。
你可能已经注意到BookEntry构造函数的catch块中的语句与在BookEntry的析构函数的语句几乎一样。这里的代码重复是绝对不可容忍的,所以最好的方法是把通用代码移入一个私有helper function中,让构造函数与析构函数都调用它。 class BookEntry { void BookEntry::cleanup() BookEntry::BookEntry(const string& name,const string& address, catch (...) { BookEntry::~BookEntry() 这就行了,但是它没有考虑到下面这种情况。假设我们略微改动一下设计,让theImage 和theAudioClip是常量(constant)指针类型: class BookEntry { 必须通过BookEntry构造函数的成员初始化表来初始化这样的指针,因为再也没有其它地方可以给const指针赋值。通常会这样初始化theImage和theAudioClip: // 一个可能在异常抛出时导致资源泄漏的实现方法 BookEntry::BookEntry(const string& name,const string& address,const string& imageFileName, 这样做导致我们原先一直想避免的问题重新出现:如果theAudioClip初始化时一个异常被抛出,theImage所指的对象不会被释放。而且我们不能通过在构造函数中增加try和catch 语句来解决问题,因为try和catch是语句,而成员初始化表仅允许有表达式(这就是为什么我们必须在 theImage 和 theAudioClip的初始化中使用?:以代替if-then-else的原因)。 无论如何,在异常传递之前完成清除工作的唯一的方法就是捕获这些异常,所以如果我们不能在成员初始化表中放入try和catch语句,我们把它们移到其它地方。一种可能是在私有成员函数中,用这些函数返回指针,指向初始化过的theImage 和 theAudioClip对象。 class BookEntry { // theImage 被首先初始化,所以即使这个初始化失败也 Image * BookEntry::initImage(const string& imageFileName) // theAudioClip被第二个初始化, 所以如果在theAudioClip AudioClip * BookEntry::initAudioClip(const string& audioClipFileName) 上面的程序的确不错,也解决了令我们头疼不已的问题。不过也有缺点,在原则上应该属于构造函数的代码却分散在几个函数里,这令我们很难维护。 更好的解决方法是采用条款9的建议,把theImage 和 theAudioClip指向的对象做为一个资源,被一些局部对象管理。这个解决方法建立在这样一个事实基础上:theImage 和theAudioClip是两个指针,指向动态分配的对象,因此当指针消失的时候,这些对象应该被删除。auto_ptr类就是基于这个目的而设计的。(参见条款9)因此我们把theImage 和 theAudioClip raw指针类型改成对应的auto_ptr类型。 class BookEntry { 这样做使得BookEntry的构造函数即使在存在异常的情况下也能做到不泄漏资源,而且让我们能够使用成员初始化表来初始化theImage 和 theAudioClip,如下所示: BookEntry::BookEntry(const string& name,const string& address,const string& imageFileName,const string& audioClipFileName): theName(name), theAddress(address),theImage(imageFileName != ""? new Image(imageFileName) 在这里,如果在初始化theAudioClip时抛出异常,theImage已经是一个被完全构造的对象,所以它能被自动删除掉,就象theName, theAddress和thePhones一样。而且因为theImage 和 theAudioClip现在是包含在BookEntry中的对象,当BookEntry被删除时它们能被自动地删除。因此不需要手工删除它们所指向的对象。可以这样简化BookEntry的析构函数: BookEntry::~BookEntry() 这表示你能完全去掉BookEntry的析构函数。 综上所述,如果你用对应的auto_ptr对象替代指针成员变量,就可以防止构造函数在存在异常时发生资源泄漏,你也不用手工在析构函数中释放资源,并且你还能象以前使用非const指针一样使用const指针,给其赋值。 在对象构造中,处理各种抛出异常的可能,是一个棘手的问题,但是auto_ptr(或者类似于auto_ptr的类)能化繁为简。它不仅把令人不好理解的代码隐藏起来,而且使得程序在面对异常的情况下也能保持正常运行。 |
|
![]() ![]() |