怎样编写不会泄漏资源的异常安全代码 智能指针与异常安全实践

使用智能指针自动释放资源，如 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr，通过 raii 机制确保异常时资源自动释放；2. 避免裸指针和手动 delete，防止因异常跳过清理代码导致泄漏；3. 异常安全的函数设计应保证状态不被破坏，资源正确释放，并将资源封装在对象中；4. 容器中应使用智能指针而非裸指针，以确保插入异常时资源仍能正确释放。

写异常安全的代码，关键在于保证在程序抛出异常时，资源不会泄漏、数据结构不会损坏。尤其是在C++中，手动管理资源（如内存、文件句柄）非常常见，如果处理不当，很容易出现资源泄漏问题。而智能指针就是解决这个问题的重要工具之一。

1. 使用智能指针自动释放资源

C++标准库提供了几种智能指针类型，其中最常用的是 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr。它们通过 RAII（资源获取即初始化）机制，在对象生命周期结束时自动释放所管理的资源。

• std::unique_ptr：适用于独占所有权的场景，效率高，不允许多个指针共享同一资源。
• std::shared_ptr：适用于多个指针可能共享一个资源的情况，内部使用引用计数来决定何时释放资源。

例如：

void process_data() {
    std::unique_ptr data(new Data());
    // 如果下面这行抛出异常，data会在离开作用域时自动释放
    data->load_from_file("input.txt");
}

使用智能指针可以避免手动调用 delete，从而防止因异常跳过清理代码而导致的资源泄漏。

2. 避免裸指针和手动 delete

很多资源泄漏的问题都来源于使用了“裸指针”（raw pointer），然后在代码中手动调用 delete。一旦函数中间抛出异常，这些 delete 很可能不会执行。

比如：

void bad_example() {
    Data* data = new Data();
    data->load_from_file("input.txt");  // 可能抛出异常
    delete data;
}

如果 load_from_file 抛出异常，delete data; 就不会被执行，导致内存泄漏。这种情况应该改用智能指针：

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void good_example() {
    auto data = std::make_unique();
    data->load_from_file("input.txt");  // 异常安全，离开作用域会自动释放
}

3. 异常安全的函数设计原则

编写异常安全的函数时，需要考虑以下几点：

• 函数抛出异常后，不能破坏已有状态（强异常安全）。
• 所有资源必须在异常发生时正确释放。
• 尽量把资源封装在对象中，利用析构函数自动释放。

举个例子，如果你要修改某个对象的状态，并且过程中需要用到临时资源：

void update_config(Config& config) {
    auto temp_file = std::make_unique("temp.cfg");
    write_temp_config(temp_file->path(), config);  // 可能抛异常
    config.load_from(temp_file->path());           // 也可能抛异常
}

在这个例子中，即使 write_temp_config 或 load_from 抛出异常，TemporaryFile 对象也会在析构时删除临时文件，不会造成资源残留。

4. 注意容器与异常安全的交互

STL 容器（如 vector, map）本身是异常安全的，但当你往容器里放裸指针时，就要特别小心：

• 如果插入过程中抛出异常，裸指针可能已经分配但未被释放。
• 更好的做法是使用智能指针包装资源后再放入容器。

例如：

std::vector> widgets;
widgets.push_back(std::make_unique());

这样即使在插入过程中发生异常，已有的智能指针仍会被正确释放，不会有泄漏。

基本上就这些。异常安全的核心思路就是“让资源的生命周期绑定到对象上”，只要能做到这一点，大多数资源泄漏问题都能避免。