如何将RAII封装到RAII C++类中？

Question

如果将RAII提供给拥有项的库控制会话，那么将RAII封装到RAII C++类的最佳设计是什么？

C API看起来像：

HANDLE OpenSession(STRING sessionID);
void CloseSession(HANDLE hSession);
HANDLE OpenItem(HANDLE hSession, STRING itemID);
void CloseItem(HANDLE hItem);

再加上对这些类型之一(会话或项)有用的其他函数，并直接映射到相关对象的C++成员函数。但这里不需要它们。我的主要兴趣是构建和销毁这些对象，使用RAII来管理这些类的正确打开和关闭。

我设计我的课程的第一个想法，是纯粹而直接的RAII。包含的类接受容器对象作为构造函数参数。

class Session {
    HANDLE const m_hSession;
public:
    Session(STRING sessionID): m_hSession(OpenSession(sessionID)) {}
    ~Session() { CloseSession(m_hSession); }
};
class Item {
    HANDLE const m_hItem;
public:
    Item(HANDLE hSession, STRING itemID): m_hItem(OpenItem(hSession, itemID)) {}
    ~Item() { CloseItem(m_hItem); }
};

这种设计的缺点是允许错误的行为:可以在对会话对象的所有Item对象进行析构之前对其进行析构(和调用CloseSession函数)。这很烦人，因为它不应该发生。即使这种错误行为是可能的，因此使用valid无效，我还是希望通过在C++ API中的设计来避免这种错误行为。

这就是为什么我想知道如何使用以下设计，其中会话包含它的项(这显示了实际的关系)，并且是唯一能够构造和销毁项的类。

class Item {
    HANDLE const m_hItem;
    Item(HANDLE hSession, STRING itemID): m_hItem(OpenItem(hSession, itemID) {}
    ~Item() { CloseItem(m_hItem); }
    friend class Session;
public:
};
class Session {
    HANDLE const m_hSession;
    typedef vector<Item *> VecItem;
    VecItem m_vecItem;
    Session(STRING sessionID): m_hSession(OpenSession(sessionID)) {}
    ~Session() {
        for (size_t n = 0 ; n < m_vecItem.size() ; ++n) delete m_vecItem[n];
        m_vecItem.clear();
        CloseSession(m_hSession);
        }
public:
    Item * OpenItem(STRING itemID) {
        Item *p = new Item(m_hSession, itemID);
        m_vecItem.push_back(p);
        return p;
        }
    void CloseItem(Item * item) {
        VecItem::iterator it = find(m_vecItem.begin(), m_vecItem.end(), item);
        if (it != m_vecItem.end()) {
            Item *p = *it; m_vecItem.erase(it); delete p;
            }
        }
};

在我看来，这是确保会话在其项关闭之前不被关闭的唯一方法:在设计中反映项目对象是会话的成员，因此将在会话被销毁之前被销毁。

但是，在我看来，这有点奇怪，因为它将这些函数OpenItem和CloseItem留在会话类的接口中。我在RAII系列中寻找更多的东西(对我来说，这意味着使用项目的构造函数)，但是无法想象有一种方法来封装它，以确保正确的销毁顺序。

此外，使用指针、新建和删除是太老的世纪C++。应该可以使用项目向量(而不是Item*)，代价是正确定义类项的移动语义，但代价是允许为项创建未初始化的二等公民项对象的默认构造函数。

有更好的设计思路吗？

Answer 1

通过添加另一个层(并使您的RAII更加明确)，您可以获得相当整洁的东西。会话和项的默认复制构造函数和赋值执行正确的操作。会话的句柄将在关闭所有项的句柄后关闭。没有必要把孩子们的向量放在身边，共享的指针为你追踪所有这些.所以我觉得它应该做你需要的一切。

class SessionHandle
{
   explicit SessionHandle( HANDLE in_h ) : h(in_h) {}
   HANDLE h;
   ~SessionHandle() { if(h) CloseSession(h); }
};

class ItemHandle
{
   explicit ItemHandle( HANDLE in_h ) : h(in_h) {}
   HANDLE h;
   ~ItemHandle() { if(h) CloseItem(h); }
};

class Session
{
   explicit Session( STRING sessionID ) : session_handle( OpenSession(sessionID) )
   {
   }
   shared_ptr<SessionHandle> session_handle;
};

class Item
{
   Item( Session & s, STRING itemID ) : 
     item_handle( OpenItem(s.session_handle.get(), itemID ) ), 
     session_handle( s.session_handle )
   {
   }
   shared_ptr<ItemHandle> item_handle;
   shared_ptr<SessionHandle> session_handle;
};

Answer 2

我认为这是一个有趣的问题。

首先，对于RAII，通常需要实现复制构造函数和赋值操作符，在这里，HANDLE const会阻止它们，但是您真的想要无法复制的对象吗？最好也让他们例外安全。

此外，还存在id的问题:您必须确保唯一性，还是框架为您做了？

编辑

自我第一次答覆以来，当局已就有关规定提出了建议，即：

• 库已经实现了引用计数，无需自己处理。

在这种情况下，您有两个设计方案：

• 使用Observer模式：Item被链接回与它一起创建的Session，Session在它死后通知它(使用会话管理器，这是通过让会话管理器拥有会话并让Item查询管理器关于它的会话来实现的)
• 使用@Michael的方案，其中Item共享Session对象的所有权，以便在至少还存在一个Item时不能销毁Session。

我不太喜欢第二个解决方案，因为Session的生命周期很难跟踪:您无法可靠地杀死它。

另一方面，正如您所说的，第一个解决方案意味着空对象的存在，这可能是不可接受的。

旧解决方案：

至于实际设计，我建议：

class Item
{
public:
  Item(): mHandle() {}

  Item(Session& session, std::string id): mHandle(session.CreateItem(id))
  {
  }

  void swap(Item& rhs)
  {
    using std::swap;
    swap(mHandle, rhs.mHandle);
  }

  void reset()
  {
    mHandle.reset();
  }

  /// Defensive Programming
  void do()
  {
    assert(mHandle.exists() && "do - no item");
    // do
  }

private:
  boost::weak_ptr<HANDLE const> mHandle;
};

和会话类

class Session
{
public:

private:
  typedef boost::weak_ptr<HANDLE const> weak_ptr;
  typedef boost::shared_ptr<HANDLE const> shared_ptr;
  typedef boost::unordered_map<std::string, shared_ptr> map_type;

  friend class Item;
  struct ItemDeleter
  {
    void operator()(HANDLE const* p) { CloseItem(*p); }
  };

  weak_ptr CreateItem(std::string const& id)
  {
    map_type::iterator it = mItems.find(id);
    if (it != mItems.end()) return it->second;

    shared_ptr p = shared_ptr(new OpenItem(mHandle, id), ItemDeleter());
    std::pair<map_type::iterator, bool> result =
      mItems(std::make_pair(id, p));

    return result.first->second;
  }

  map_type mItems;
  HANDLE const mHandle;
};

这传达了你想要的意思：

• Session对象负责管理Item的生存期，实际的Item对象不过是句柄的代理。
• 对象有一个确定性生存期：每当Session死亡时，所有到项的HANDLE实际上都会关闭。

微妙的问题:这段代码在多线程应用程序中并不安全，但是我不知道是否需要完全序列化对OpenItem和CloseItem的访问，因为我不知道底层库是否是线程安全的。

请注意，在此设计中，不能复制Session对象。显然，我们可以创建一个SessionManager对象(通常是一个单例，但这不是必要的)，并让他以完全相同的方式管理Session :)

Answer 3

若要扩展STLSoft的评论，请使用STLSoft的手柄智能指针，如下所示：

HANDLE hSession = OpenSession("session-X");
if(!hSession) {
 // Handle failure to open session
}
else {
  stlsoft::scoped_handle<HANDLE> session_release(hSession, CloseSession);

  HANDLE hItem = OpenItem(hSession, "item-Y");
  if(!hItem) {
     // Handle failure to open item
  }
  else {
      stlsoft::scoped_handle<HANDLE> item_release(hItem, CloseItem);

    // Use item
  }
}

如果"null“句柄值不是0，则执行以下操作：

if(hSession != -1) {
 // Handle failure to open session
}
else {
  stlsoft::scoped_handle<HANDLE> session_release(hSession, CloseSession, -1);

HTH