Effective C++ 條款 13：以對象管理資源（RAII）

條款 13：以對象管理資源

核心思想：將資源封裝在對象內，利用 C++ 析構函數自動調用機制 確保資源釋放。這就是著名的 RAII（Resource Acquisition Is Initialization，資源獲取即初始化） 慣用語。

問題背景

許多資源（動態內存、文件句柄、鎖、Socket、數據庫連接）在堆上分配，用於單一作用域/函數。它們必須在控制流離開該作用域時被釋放。手動管理極易出錯：

• 忘記釋放 → 資源洩漏
• 提前返回/異常拋出 → 釋放代碼被跳過
• 重複釋放 → 未定義行為

標準庫方案：auto_ptr (C++98) / unique_ptr (C++11)

auto_ptr 示例

class Investment { ... };
Investment* createInvestment(); // 返回動態分配對象，調用者負責刪除

void f() {
    std::auto_ptr<Investment> pInv(createInvestment());
    // 使用 pInv...
} // pInv 析構時自動 delete 所指對象，無洩漏風險

auto_ptr 關鍵特性（及缺陷）

• 構造時接管所有權
• 析構時 delete 對象
• 拷貝/賦值會轉移所有權：源 auto_ptr 置空，目標接管
• 缺陷：std::vector<auto_ptr> 非法、std::sort 失效、不可用於數組

更優方案：引用計數智能指針

std::tr1::shared_ptr (C++11 std::shared_ptr) 共享所有權，最後一個銷毀時釋放：

void f() {
    std::tr1::shared_ptr<Investment> pInv1(createInvestment());
    std::tr1::shared_ptr<Investment> pInv2(pInv1); // 共享
    pInv1 = pInv2; // 賦值共享
    // 離開作用域時，最後一個 shared_ptr 釋放對象
}

兩個關鍵設計原則

1. 資源獲取即初始化：在構造函數中獲取資源（或接管裸指針）
2. 析構函數釋放資源：析構函數自動調用，無視返回路徑（正常/異常/提前 return）

常用 RAII 類

記住

為防止資源洩漏，請使用 RAII 對象：構造函數獲取資源，析構函數釋放資源。
兩個常用 RAII 類：std::tr1::shared_ptr 和 auto_ptr。前者優於後者，因為拷貝行為直觀（共享而非轉移）。若選 auto_ptr，拷貝會使源對象置空。

現代 C++ 最佳實踐 (C++11/14/17/20)

• 獨占所有權：std::unique_ptr (配合 std::make_unique C++14)
• 共享所有權：std::shared_ptr (配合 std::make_shared)
• 弱引用/觀察者：std::weak_ptr
• 鎖管理：std::lock_guard (簡單)、std::unique_lock (靈活)
• 自定義資源：封裝裸指針/句柄到 RAII 類，指定自定義刪除器

// 自定義 RAII 範例：管理 C 風格資源
class FileGuard {
    FILE* fp_;
public:
    explicit FileGuard(const char* path, const char* mode) : fp_(fopen(path, mode)) {
        if (!fp_) throw std::runtime_error("fopen failed");
    }
    ~FileGuard() { if (fp_) fclose(fp_); }
    // 禁止拷貝，允許移動
    FileGuard(const FileGuard&) = delete;
    FileGuard& operator=(const FileGuard&) = delete;
    FileGuard(FileGuard&& other) noexcept : fp_(other.fp_) { other.fp_ = nullptr; }
    FileGuard& operator=(FileGuard&& other) noexcept {
        if (this != &other) { if (fp_) fclose(fp_); fp_ = other.fp_; other.fp_ = nullptr; }
        return *this;
    }
    FILE* get() const { return fp_; }
};

// 使用
void writeLog() {
    FileGuard fg("app.log", "a");
    fprintf(fg.get(), "Log entry\n");
} // 自動 fclose

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2. 下一篇文章： C++ 函數對象實戰：解決資源釋放策略多態的最佳模式

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