RAII

RAII

RAII（Resource Acquisition Is Initialization）是 C++ 中一项非常重要的资源管理思想。它是 C++ 语言设计中自动管理资源的一种惯用方法，广泛应用于标准库（如 std::vector, std::unique_ptr, std::lock_guard）中。

一、RAII 定义

RAII（资源获取即初始化）：将资源的生命周期绑定到对象的生命周期上，通过构造函数申请资源，在析构函数中释放资源。

• 资源包括：内存、文件句柄、互斥锁、网络连接等。
• 构造函数负责「获取资源」；
• 析构函数负责「释放资源」。

一旦对象离开作用域，自动调用析构函数，释放资源，不需要手动释放，从而避免内存泄漏、资源泄漏等问题。

二、RAII 的基本例子

#include <iostream>
#include <fstream>

void writeFile() {
    std::ofstream file("example.txt");  // 构造函数打开文件
    if (!file) {
        std::cerr << "Failed to open file.\n";
        return;
    }
    file << "Hello RAII!\n";
    // 作用域结束时，file 的析构函数会自动关闭文件
}

这里的 std::ofstream 就是一个典型的 RAII 对象：

• 构造时打开文件；
• 析构时自动关闭文件，无需手动 close()。

三、RAII 的优势

1. 异常安全

void func() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);  // 自动加锁
    // 发生异常也能自动解锁
    riskyOperation();
} // 离开作用域时 lock 析构 -> mtx.unlock()

• 避免忘记 unlock()；
• 即使函数抛出异常，也不会导致资源泄露或死锁。

2. 代码简洁，易于维护

• 不再需要手动 delete、close；
• 减少错误（如重复释放、忘记释放）；
• 更符合 C++ 面向对象的设计思想。

四、自定义 RAII 类的模板

class Buffer {
    char* data;
public:
    Buffer(size_t size) {
        data = (char*)malloc(size);
        std::cout << "Allocated\n";
    }

    ~Buffer() {
        free(data);
        std::cout << "Freed\n";
    }

    char* get() const { return data; }
};

用法：

void foo() {
    Buffer buf(100);  // 自动分配
    // 使用 buf.get()
} // 自动释放

五、标准库中的 RAII 示例

类型	管理资源	说明
std::vector	动态数组	自动申请和释放内存
std::ifstream/std::ofstream	文件句柄	自动打开/关闭文件
std::unique_ptr	动态内存	智能指针，唯一拥有权
std::shared_ptr	动态内存	引用计数指针
std::lock_guard	互斥锁	自动加解锁

六、RAII 与智能指针

智能指针是 RAII 的典型应用：

#include <memory>

void smart() {
    std::unique_ptr<int> p(new int(42));  // 自动释放
    // *p = 100;
} // 离开作用域，自动 delete

七、RAII 使用建议

• 优先使用标准库 RAII 类，如智能指针、容器等；
• 避免裸 new/delete，除非封装成 RAII；
• 对所有资源型对象（如线程、文件、锁）尽量 RAII 化管理；
• RAII 非常适合用在异常频繁的环境中（如资源管理、文件 IO、并发等）。