如何处理 RAII 的构造函数失败

Question

我熟悉 RAII 的优点，但我最近在这样的代码中遇到了一个问题：

class Foo
{
  public:
  Foo()
  {
    DoSomething();
    ...     
  }

  ~Foo()
  {
    UndoSomething();
  } 
} 

一切正常，除了构造函数 ... 部分中的代码抛出异常，导致 UndoSomething() 从未被调用。

有一些明显的方法可以解决这个特定问题，例如将 ... 包装在一个 try/catch 块中，然后调用 UndoSomething()，但是 a: 那是重复代码，而 b: try/catch 块是一种代码味道我尝试通过使用 RAII 技术来避免。而且，如果涉及多个 Do/Undo 对，代码可能会变得更糟，更容易出错，我们必须中途清理。

我想知道有更好的方法来做到这一点 - 也许一个单独的对象接受一个函数指针，并在它被破坏时调用该函数？

class Bar 
{
  FuncPtr f;
  Bar() : f(NULL)
  {
  }

  ~Bar()
  {
    if (f != NULL)
      f();
  }
}   

我知道这不会编译，但它应该显示原理。 Foo 然后变成...

class Foo
{
  Bar b;

  Foo()
  {
    DoSomething();
    b.f = UndoSomething; 
    ...     
  }
}

请注意， foo 现在不需要析构函数。这听起来比它的价值更麻烦，还是这已经是一种常见的模式，在 boost 中为我处理繁重的工作提供了有用的东西？

Answer 1

经验法则：

• 如果您的班级手动管理某些内容的创建和删除，则说明它做得太多了。
• 如果您的班级手动编写了复制分配/构造，则可能管理过多
• 例外情况：一个仅用于管理一个实体的类

第三条规则的示例是std::shared_ptr、std::unique_ptr、scope_guard、std::vector<>、std::list<>、scoped_lock，当然还有下面的Trasher 类。

---

附录。

你可以写一些东西来与 C 风格的东西交互：

#include <functional>
#include <iostream>
#include <stdexcept>


class Trasher {
public:
    Trasher (std::function<void()> init, std::function<void()> deleter)
    : deleter_(deleter)
    {
        init();
    }

    ~Trasher ()
    {
        deleter_();
    }

    // non-copyable
    Trasher& operator= (Trasher const&) = delete;
    Trasher (Trasher const&) = delete;

private:
    std::function<void()> deleter_;
};

class Foo {
public:
    Foo ()
    : meh_([](){std::cout << "hello!" << std::endl;},
           [](){std::cout << "bye!"   << std::endl;})
    , moo_([](){std::cout << "be or not" << std::endl;},
           [](){std::cout << "is the question"   << std::endl;})
    {
        std::cout << "Fooborn." << std::endl;
        throw std::runtime_error("oh oh");
    }

    ~Foo() {
        std::cout << "Foo in agony." << std::endl;
    }

private:
    Trasher meh_, moo_;
};

int main () {
    try {
        Foo foo;
    } catch(std::exception &e) {
        std::cerr << "error:" << e.what() << std::endl;
    }
}

输出：

hello!
be or not
Fooborn.
is the question
bye!
error:oh oh

所以，~Foo() 永远不会运行，但你的初始化/删除对是。

一件好事是：如果你的初始化函数本身抛出，你的删除函数将不会被调用，因为初始化函数抛出的任何异常都会直接通过Trasher()，因此~Trasher() 不会被调用执行。

注意：有一个最外层的try/catch 很重要，否则标准不需要堆栈展开。

Answer 2

try/catch 通常是 not 代码气味，它应该用于处理错误。但是，在您的情况下，这将是代码异味，因为它不处理错误，而只是进行清理。这就是析构函数的用途。

(1) 如果析构函数中的everything应该在构造函数失败时调用，只需将其移到一个私有的清理函数中，由析构函数调用，在失败的情况下由构造函数调用.这似乎是你已经完成的。干得好。

(2) 一个更好的想法是：如果有多个可以单独破坏的 do/undo 对，则应该将它们包装在自己的小 RAII 类中，该类执行它的小任务，并自行清理。我不喜欢你目前给它一个可选的清理指针函数的想法，这只是令人困惑。清理应始终与初始化配对，这是 RAII 的核心概念。

Answer 3

问题是你的班级试图做的太多了。 RAII的原理是获取一个资源（要么在构造函数中，要么在后面），析构函数释放；该类的存在只是为了管理该资源。

在您的情况下，DoSomething() 和 UndoSomething() 以外的任何事情都应该是类用户的责任，而不是类本身。

正如 Steve Jessop 在 cmets 中所说：如果您有多个资源要获取，那么每个资源都应该由其自己的 RAII 对象管理；并且将它们聚合为另一个类的数据成员，依次构造它们可能是有意义的。然后，如果任何获取失败，所有先前获取的资源将由各个类成员的析构函数自动释放。

（另外，请记住Rule of Three；您的类需要防止复制，或者以某种合理的方式实现它，以防止多次调用UndoSomething()）。

Answer 4

只需将DoSomething/UndoSomething 设置为适当的 RAII 句柄即可：

struct SomethingHandle
{
  SomethingHandle()
  {
    DoSomething();
    // nothing else. Now the constructor is exception safe
  }

  SomethingHandle(SomethingHandle const&) = delete; // rule of three

  ~SomethingHandle()
  {
    UndoSomething();
  } 
} 


class Foo
{
  SomethingHandle something;
  public:
  Foo() : something() {  // all for free
      // rest of the code
  }
} 

Answer 5

你的一节课太多了。将 DoSomething/UndoSomething 移动到另一个类（'Something'），并将该类的对象作为类 Foo 的一部分，因此：

class Foo
{
  public:
  Foo()
  {
    ...     
  }

  ~Foo()
  {
  } 

  private:
  class Something {
    Something() { DoSomething(); }
    ~Something() { UndoSomething(); }
  };
  Something s;
} 

现在，在调用 Foo 的构造函数时已经调用了 DoSomething，如果 Foo 的构造函数抛出异常，则 UndoSomething 会被正确调用。

Answer 6

我也会使用 RAII 来解决这个问题：

class Doer
{
  Doer()
  { DoSomething(); }
  ~Doer()
  { UndoSomething(); }
};
class Foo
{
  Doer doer;
public:
  Foo()
  {
    ...
  }
};

doer 在 ctor 主体开始之前创建，并在析构函数因异常失败或对象被正常销毁时被销毁。