Effective C++ 学习笔记 条款14 在资源管理类中小心copying行为

条款13导入这样的观念：“资源取得时机便是初始化时机”（Resource Acquisition Is Initialization，RAII），并以此作为“资源管理类”的脊柱，也描述了auto_ptr和tr1::shared_ptr如何将这个观念表现在heap-based资源上。然而并非所有资源都是heap-based，对那种资源而言，像auto_ptr和tr1::shared_ptr这样的智能指针往往不适合作为资源掌管者（resource handlers）。既然如此，有可能偶尔你会发现，你需要建立自己的资源管理类。

例如，假设我们使用C API函数处理类型为Mutex的互斥器对象（mutex objects），共有lock和unlock两函数可用：

void lock(Mutex *pm);    // 锁定pm所指的互斥器
void unlock(Mutex *pm);    // 将互斥器解除锁定

为确保绝对不会忘记将一个被锁住的Mutex解锁，你可能会希望建立一个class用来管理锁。这样的class的基本结构由RAII守则支配，也就是“资源在构造期间获得，在析构期间释放”：

class Lock
{
public:explicit Lock(Mutex &pm) : mutexPtr(pm){lock(mutexPtr);    // 获得资源}~Lock(){unlock(mutexPtr);    // 释放资源}private:Mutex *mutexPtr;
};

客户对Lock的用法符合RAII方式：

Mutex m;    // 定义你需要的互斥器
// ...
{    // 建立一个区块用来定义critical sectionLock ml(&m);    // 锁定互斥器// ...    执行critical section内的操作
}    // 在区块最末尾，自动解除互斥器锁定

这很好，但如果Lock对象被复制，会发生什么事？

Lock m11(&m);    // 锁定m
Lock ml2(ml1);    // 将ml1复制到ml2身上，这会发生什么事？

这是某个一般化问题的特定例子。那个一般化问题是每位RAII class作者一定需要面对的：“当一个RAII对象被复制，会发生什么事？”大多数时候你会选择以下两种可能：
1.禁止复制。许多时候允许RAII对象被复制并不合理。对一个像Lock这样的class这是有可能的，因为很少能够合理拥有synchronization primitives的副本。如果复制动作对RAII class并不合理，你便应该禁止之。条款6告诉你怎么做：将copying操作声明为private。对Lock而言看起来是这样：

class Lock : private Uncopyable    // 禁止复制，见条款6
{
public:// ...    如前
};

2.对底层资源祭出“引用计数法”（reference-count）。有时候我们希望保有资源，直到它的最后一个使用者（某对象）被摧毁。这种情况下复制RAII对象时，应该将资源的“被引用数”递增。tr1::shared_ptr便是如此。

通常只要内含一个tr1::shared_ptr成员变量，RAII class便可实现出reference-counting copying行为。如果前述的Lock打算使用reference counting，它可以改变mutexPtr的类型，将它从Mutex *改为tr1::shared_ptr<Mutex>。然而很不幸tr1::shared_ptr的缺省行为是“当引用次数为0时删除其所指物”，那不是我们所要的行为。当我们用上一个Mutex，我们想要做的释放动作是解除锁定而非删除。

幸运的是tr1::shared_ptr允许指定所谓的“删除器”（deleter），那是一个函数或函数对象（function object），当引用次数为0时便被调用（此机能并不存在于auto_ptr——它总是将其指针删除）。删除器对tr1::shared_ptr构造函数而言是可有可无的第二参数，所以代码看起来像这样：

class Lock
{
public:explicit Lock(Mutex *pm) : mutexPtr(pm, unlock)    // 以某个Mutex初始化shared_ptr，并以unlock函数为删除器{lock(mutexPtr.get());    // 条款15谈到“get”，它会返回存储的指针}private:std::tr1::shared_ptr<Mutex> mutexPtr;    // 使用shared_ptr替换raw pointer
};

请注意，本例的Lock class不再声明析构函数。因为没有必要。条款5说过，class析构函数（无论是编译器生成的，或用户自定的）会自动调用其non-static成员变量（本例为mutexPtr）的析构函数。而mutexPtr的析构函数会在互斥器的引用计数为0时自动调用tr1::shared_ptr的删除器（本例为unlock）（当你阅读这个class的原始码，或许会感谢其中有一条注释指出：你并没有忘记析构，你只是倚赖了编译器生成的缺省行为）。

3.复制底部资源。有时候，只要你喜欢，可以针对一份资源拥有其任意数量的副本。而你需要“资源管理类”的唯一理由是，当你不再需要某个副本时确保它被释放。在此情况下复制资源管理对象，应该同时也复制其所包覆的资源。即，复制资源管理对象时，进行的是“深度拷贝”。

某些标准字符串类型是由“指向heap内存”的指针构成（那内存被用来存放字符串的组成字符）。这种字符串对象内含一个指针指向一块heap内存。当这样一个字符串对象被复制，不论指针或其所指内存都会被制作出一个副本。这样的字符串展现深度复制（deep copying）行为。

4.转移底部资源的拥有权。某些罕见场合下你可能希望确保永远只有一个RAII对象指向一个未加工资源（raw resource），即使RAII对象被复制依然如此。此时资源的拥有权会从被复制物转移到目标物。一如条款13所述，这是auto_ptr奉行的复制意义。

copying函数（包括copy构造函数和copy assignment操作符）有可能被编译器自动创建出来，因此除非编译器生成版本做了你想要做的事（条款5提过其缺省行为），否则你得自己编写它们。某些情况下你或许也想支持这些函数的一般版本（指模板函数），这样的版本描述于条款45。

请记住：
1.复制RAII对象必须一并复制它所管理的资源，所以资源的copying行为决定RAII对象的copying行为。

2.普遍而常见的RAII class copying行为是：抑制copying、施行引用计数法（reference counting）。不过其他行为也都可能被实现。