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RAII 与Pimpl 源地址http://tech.uc.cn/?p=851

RAII

RAII是Bjarne Stroustrup教授用于解决资源分配而发明的技术，资源获取即初始化。

RAII是C++的构造机制的直接使用，即利用构造函数分配资源，利用析构函数来回收资源。

我们知道，在C/C++语言中，对动态分配的内存的处理必须十分谨慎。在没有RAII应用的情况下，如果在内存释放之前就离开指针的作用域，这时候几乎没机会去释放该内存，除非垃圾回收器对其管制，否则我们要面对的将会是内存泄漏。

举个例子来说明下RAII在内存分配方面的使用。

这是典型的C风格代码，没有应用RAII。
因此值得注意的是，destroy_bytearray必须在退出作用域前被调用。
然而在复杂的逻辑设计中，程序员往往要花大量的精力以确认所有在该作用域分配的ByteArray得到正确的释放。

相形之下，C++运行机制保证了栈上对象一旦即将离开作用域，其析构函数将被执行，给予了释放资源的时间。注意，在堆分配的对象必须调用delete来结束其生命。

C++11 STL中的std::unique_ptr可用于控制作用域中的动态分配的对象。
譬如：

函数bar()只是增加了一行，但强壮了很多，函数bar()执行完或者有异常抛出时，holder总会被析构，从而ba或被delete。

下面是ByteArray的Ada实现：

    -- lib.ads

    withinterfaces;

    withAda.Finalization;

    packagelib is

        typeuchars isarray(positive range<>)ofinterfaces.unsigned_8;

        typeuchars_p isaccessuchars;

        typeByteArray isnewAda.Finalization.Limited_Controlled withprivate;

        functionCreate(length:integer)returnByteArray;

    private

        typeByteArray isnewAda.Finalization.Limited_Controlled withrecord

            length:integer;

            data:uchars_p;

        endrecord;

        overriding

        procedureInitialize(This:inoutByteArray);

        overriding

        procedureFinalize(This:inoutByteArray);

    endlib;



    -- lib.adb

    withAda.Unchecked_Deallocation;

    packagebodylib is

        useAda.Finalization;

        functionCreate(length:integer)returnByteArray is

        begin

            iflength<0then

                put_line("Create");

                returnByteArray'(Limited_Controlled with length => length,

                       data=> new uchars(1..length));

            end if;

            return ByteArray'(Limited_Controlled withlength=>0,data=>null);

        endCreate;

        overriding

        procedureInitialize(This:inoutByteArray)is

        begin

            put_line("Initialize");

            this.length:=0;

            this.data:=null;

        endInitialize;

        overriding

        procedureFinalize(This:inoutByteArray)is

            procedurefree isnewAda.Unchecked_Deallocation(uchars,uchars_p);

        begin

            put_line("Finalize");

            if(this.data/=null)then

                free(this.data);

            endif;

        endFinalize;

    endlib;



    -- main.adb

    withlib;

    uselib;

    proceduremain is

        K:ByteArray:=Create(10240);

        C:ByteArray;

    begin

        null;

endmain; 

– 输出如下
./main
Create
Initialize
Finalize
Finalize

另一种情况是对I/O资源的处理，当我们不再使用资源时，必须将资源归还给系统。
下面例子来自 wikipedia的RAII条目：

在write_to_file函数中，RAII作用于std::ofstream和std::lock_guard，从而保证了函数write_to_file在返回时，lock和file总会调用自身的析构函数，对于lock而言，它会释放mutex，而file则会close。

Pimpl

Pimpl(pointer to implementation)，是一种应用十分广泛的技术，它的别名也很多，如Opaque pointer, handle classes等。

wikipedia上已经对其就Ada、C和C++举例，这里不作举例。
个人认为，Pimpl是RAII的延展，籍由RAII对资源的控制，把具体的数据布局和实现从调用者视线内移开，从而简化了API接口，也使得ABI兼容变得有可能，Qt和KDE正是使用Pimpl来维护API的一致性，另外也为惰性初始化提供途径，以及隐式共享提供了基础。

我在设计代码时也会考虑使用Pimpl，但不是必然使用，因为Pimpl也会带来副作用，主要有两方面

• Pimpl指针导致内存空间开销增大

• 类型间Pimpl的访问需要较多间接的指针跳转，甚至还用使用friend''来提升访问权限，如以下代码中，Teacher可以访问Student的Context。
  

尽管如此，我个人还是在面向开发应用的接口中会尽量使用Pimpl来维护API和ABI的一致性，除非Pimpl会引起显著的性能下降。