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Effective C++：条款29：为“异常安全”而努力是值得的

2024-07-09 11:30:52   223人阅读

（一）先看下面这些代码：

class PrettyMenu {
public:
	void changeBackground(istream& imgSrc);
private:
	Mutex mutex;          //由于这个class希望用于多线程环境，所以它有这个互斥器作为并发控制之用
	Image* bgImage;       //目前的背景图像
	int imageChanges;     //背景图像被改变的次数
};

void PrettyMenu::changeBackground(std::istream &imgSrc) {
	lock(&mutex);                    //取得互斥器
	delete bgImage;                  //摆脱旧的背景图像
	++imageChanges;                  //修改图像变更次数
	bgImage = new Image(imgSrc);     //安装新的背景图像
	unlock(&mutex);                  //释放互斥器
}
上面的函数不是“异常安全性”函数，因为“异常安全性”函数所需满足的两个条件，上面这个函数都不满足。。

第一个条件：不泄露任何资源。（上面这个函数当new Image(imgSrc)发生异常的话，unlock(&mutex)就永远不会被执行，所以就资源泄漏了）。

第二个条件：不允许数据败坏。（上面这个函数当new Image(imgSrc)发生异常的话，bgImage就是指向一个已删除的对象）。


（二）

（1）解决上面那个函数泄漏资源的问题的办法：用Lock class作为一种“确保互斥器被及时释放”的方法，以对象管理资源：

void PrettyMenu::changeBackground(std::istream &imgSrc) {
	Lock m1(&mutex);                  
	delete bgImage;                  //摆脱旧的背景图像
	++imageChanges;                  //修改图像变更次数
	bgImage = new Image(imgSrc);     //安装新的背景图像
}

（2）解决上面那个函数数据败坏的办法：

首先，

异常安全函数提供以下三个保证之一：

1．  基本承诺：如果异常被抛出，程序内的任何事物仍然保持在有效的状态下。
2．  强烈保证：如果异常被抛出，程序状态不改变。
3．  不抛掷保证：承诺绝不抛出异常，因为它们总是能够完成它们原先承诺的功能。

对changeBackground而言，首先，从一个类型为Image*的内置指针改为一个“用于资源管理”的智能指针，第二，重新排列changeBackground内的语句次序，使得在更换图像之后再累加imageChanges。重新排列语句次序

class PrettyMenu { 
    ... 
    std::tr1::shared_ptr<Image> bgImage; 
    ... 
};

void PrettyMenu::changeBackground(std::istream& imgSrc) { 
    Lock ml(&mutex); 
    bgImage.reset(new Image(imgSrc)); 
    ++imageChanges; 
}
这两个改变几乎足够让changeBackground提供强烈的异常安全保证。美中不足的是参数imgSrc。如果Image构造函数抛出异常，有可能输入流的读取记号已被移走，而这样的搬移对程序其余部分是一种可见的状态改变。


（三）

copy and swap的原则：为打算修改的对象做一个副本，在那个副本上做一切必要修改。若有任何修改动作抛出异常，源对象仍然保持未改变状态。待所有改变都成功后，再将修改过的副本和原对象在一个不抛出异常的swap中置换。

实际上通常是将所有“隶属对象的数据”从原对象放进另一个对象内，然后赋予原对象一个指针，指向那个所谓的实现对象（即副本）。
实现如下：使用copy and swap方法下的pimpl idiom手段：
struct PMImpl { 
    std::tr1::shared_ptr<Image> bgImage; 
    int imageChanges; 
}; 
class PrettyMenu {  
private: 
    Mutex mutex; 
    std::tr1::shared_ptr<PMImpl> pImpl; 
}; 
void PrettyMenu::changeBackground(std::istream& imgSrc) { 
    using std::swap; 
    Lock ml(&mutex); 
    std::tr1::shared_ptr<PMImpl> pNew(new PMImpl(*pImpl)); 
    pNew->bgImage.reset(new Image(imgSrc)); //修改副本 
    ++pNew->imageChanges; 
    swap(pImpl, pNew);//置换数据 
}



请记住：

（1）异常安全函数(Exception-safe functions)即使发生异常也不会泄露资源或允许任何数据结构败坏。这样的函数区分为三种可能的保证：基本型、强烈型、不抛异常型。

（2）“强烈保证”往往能够以copy-and-swap实现出来，但“强烈保证”并非对所有函数都可实现或具备现实意义。

（3）函数提供的“异常安全保证”通常最高只等于其所调用的各个函数的“异常安全保证”中的最弱者。


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