Идиома RAII

Наши подписчики присылают нам новые идеи и даже конспекты лекций! Поблагодарим Сергея Нефедова за это 🙂

В сообществе C++ разработчиков достаточно часто можно услышать об идиоме RAII (resource acquisition is initialization). Про нее уже было написано много и не раз, но и я попробую рассказать про нее по-своему.

Начну издалека, но так, чтобы вам было понятнее. Каждая вычислительная система обладает ресурсами - объектами вычислительной системы, которые ограничены в количестве и времени использования. Такой объект необходимо вернуть этой системе. Примером таких ресурсов могут стать оперативная память, доступ к файлу, сетевое соединение.

Каждый объект данного типа зачастую обладает обобщенным жизненным циклом:
1. Захват ресурса
Пример: выделение памяти, получение доступа, установка соединения.

2. Владение ресурсом
Пример: чтение/запись в память/файл, передача данных по соединению

3. Возврат ресурса
Пример: освобождение памяти, закрытие файла / соединения

Суть идиомы RAII заключается в том, чтобы данный жизненный цикл всегда был исполнен, т.е. ресурс всегда будет возвращен системе, когда он программе больше не нужен. Идиома предлагает вам создавать сущности в ваших программах таким образом, чтобы избежать утечки этих ограниченных ресурсов. Это может быть неочевидно в рамках учебных программ. Но в больших коммерческих проектах, которые могут эксплуатироваться годами без перерыва, отсутствие менеджмента ресурсов может привести к исчерпанию этих ресурсов и потере целевой функциональности. Срок годности вашего продукта будет ограничен временем исполнения или запасом этих ресурсов. Это уже не IT технологии...

Как же этого достичь? Обратите внимание на классы в C++, ведь они тоже соответствуют этому жизненному циклу. Давайте проведем аналогии:
1. Конструктор класса — захват ресурса
Начало жизни объекта: можно выделить память, открыть файл, установить соединение.

2. Ваши методы класса — владение ресурсом
Множество операций над ресурсом. Например, запись в память, файл или передача данных по соединению. Так же тут могут быть определены операции передачи владения ресурсом другому объекту. Данная тема будет подробнее раскрыта в следующих постах про move семантику.

3. Деструктор класса — возврат ресурса
Завершение жизни объекта: возвращаем системе захваченные ресурсы - освобождаем память, закрываем файлы и соединение.

Классы, созданные с подачи идиомы RAII, берут на себя ответственность менеджмента ресурсов и предоставления механизмов взаимодействия с ними.
Примечательно, что возврат ресурсов будет происходить во время уничтожения данного объекта - автоматически, при выходе из области видимости объекта этого класса. Это является очень удобным механизмом контроля за ресурсами для разработчика.

Примерами таких классов из стандартной библиотеки C++ являются std::string, а так же умные указатели:
1) std::unique_ptr<typename> - удаляет выделенный на куче объект типа typename при выходе из области видимости.

2) std::shared_ptr<typename> - удаляет выделенный на куче объект типа typename при выходе из области видимости всех копий данного умного указателя.

Если вам интересно узнать мнение авторов по конкретной теме, поделиться своими знаниями или задать интересный вопрос - пишите в комментах. Попробуем разобраться вместе.

#cppcore #goodpractice