• effective C++ 条款 29:为“异常安全”而努力是值得的


    有个class用来表现夹带背景图案的GUI菜单单,这个class用于多线程环境:

    class PrettyMenu{
    public:
        ...
        void changeBackground(std::istream& imgSrc);
        ...
    private:
        Mutex mutex;
        Image* bgImage;
        int imageChanges;
    };
    void PrettyMenu::changeBackground(std::istream& imgSrc)
    {
        lock(&mutex);
        delete bgImage;
        ++imageChanges;
        bgImage = new Image(imgSrc);
        unlock(&mutex);
    }

    从异常安全性的角度看,这个函数很糟。“异常安全”有两个条件:当异常被抛出时,带有异常安全性的函数会:

    不泄露任何资源。上述代码没有做到这一点,因为一旦“new Image(imgSrc)”导致异常,对unlock就不会执行,于是互斥器就永远被把持住了。

    不允许数据破坏。如果“new Image(imgSrc)”抛出异常,bgImage就指向一个已被删除的对象,imageChanges也已被累加,而其实并没有新的图像被 成功安装起来。

    解决资源泄漏的问题很容易,

    void PrettyMenu::changeBackground(std::istream& imgSrc)
    {
        Lock ml(&mutex);//来自条款14;
        delete bgImage;
        ++imageChanges;
        bgImage = new Image(imgSrc);
    }

    关于“资源管理类”如Lock,一个最棒的事情是,它们通常使函数更短。较少的代码就是较好的代码,因为出错的机会比较少。

    异常安全函数(Exception-safe function)提供以下三个保证之一:

    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状态下。没有任何对象或数据结构会因此而败坏,所有对象都处于一种内部前后一致的状态(例如所有的class约束条件都继续获得满足)。然而程序的现实状态恐怕不可预料。如上例changeBackground使得一旦有异常被抛出时,PrettyMenu对象可以继续拥有原背景图像,或是令它拥有某个缺省背景图像,但客户无法预期哪一种情况。如果想知道,它们恐怕必须调用某个成员函数以得知当时的背景图像是什么。

    强烈保证:如果异常被抛出, 程序状态不改变。如果函数成功,就是完全成功,否则,程序会回复到“调用函数之前”的状态。

    不抛掷(nothrow)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。作用于内置类型(如ints,指针等等)上的所有操作都提供nothrow保证。带着“空白异常明细”的函数必为nothrow函数,其实不尽然

    int doSomething() throw(); //”空白异常明细”

    这并不是说doSomething绝不会抛出异常,而是说如果抛出异常,将是严重错误,会有你意想不到的函数被调用。实际上doSomething也许完全没有提供任何异常保证。函数的声明式(包括异常明细)并不能告诉你是否它是正确的、可移植的或高效的,也不能告诉你它是否提供任何异常安全性保证。

    异常安全码(Exception-safe code)必须提供上述三种保证之一。否则,它就不具备异常安全性。

    一般而言,应该会想提供可实施的最强烈保证。nothrow函数很棒,但我们很难再c part of c++领域中完全没有调用任何一个可能抛出异常的函数。所以大部分函数而言,抉择往往落在基本保证和强烈保证之间

    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。

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

    void PrettyMenu::changeBackground(std::istream& imgSrc)
    {
        Lock ml(&mutex);
        bgImage.reset(new Image(imgSrc));
        ++imageChanges;
    }

    不再需要手动delete旧图像,只有在reset在其参数(也就是“new Image(imgSrc)”的执行结果)被成功生成之后才会被调用。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(read marker)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。所以在解决这个之前只提供基本点异常安全保证。

    有一个一般化的策略很典型会导致强烈保证,被称为“copy and swap”: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

    实现上通常是将所有“隶属对象的数据”从原对象放进另一个对象内,然后赋予源对象一个指针,指向那个所谓的实现对象(implementation object,即副本)。对PrettyMenu而言,典型的写法如下:

    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
    }

    copy and swap策略虽然做出“全有或全无”改变的一个好办法,但一般而言并不保证整个函数有强烈的异常安全性。

    如someFunc。使用copy-and-swap策略,但函数还包括对另外连个函数f1和f2的调用:

    void somefunc()

    {

        …

        f1();

        f2();

        …

    }

    显然,如果f1或f2的异常安全性比“强烈保证”低,就很难让someFunc成为“强烈异常安全”。如果f1和f2都是“强烈异常安全”,情况并不因此好转。毕竟,如果f1圆满结束,程序状态在任何方面都有可能有所改变,因此如果f2随后抛出异常,程序状态和someFunc被调用前并不相同,甚至当f2没有改变任何东西时也是如此。

    问题出现在“连带影响”,如果由函数只操作局部状态,便相对容易的提供强烈保证,但是函数对“非局部性数据”有连带影响时,提供强烈保证就困难的多。例如,如果调用f1带来的影响是某个数据库被改动了,那就很难让someFunc具备强烈安全性。另一个主题是效率。copy-and-swap得好用你可能无法(或不愿意)供应的时间和空间。所以,“强烈保证”并不是在任何时候都显得实际。

    当“强烈保证”不切实际时,你就必须提供“基本保证”。

    你应该挑选“现实可操作”条件下最强烈等级,只有当你的函数调用了传统代码,才别无选择的将它设为“无任何保证”。

  • 相关阅读:
    一步步学习MDL[3]
    一步步学习MDL[0]
    .net下ckeditor+ckfinder+SyntaxHighlighter三集成demo
    页面跳转如何进入一个嵌套在Iframe中的页面中
    解决iframe,div在移动设备上实现局部刷新的方法
    SQL三种东西永远不要放到数据库里
    悟透JavaScript
    Js 常用日期汇总
    js_兼容IE和FF
    SQL中字符串类型转换为时间类型
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/lidan/p/2337150.html
Copyright © 2020-2023  润新知