面试题：C++类内成员函数优化之资源管理与效率

避免资源泄露与提高运行效率的优化策略

资源管理采用RAII（Resource Acquisition Is Initialization）
- 使用智能指针（std::unique_ptr、std::shared_ptr）来管理动态分配的内存。例如，如果成员函数中分配了一块内存，不要使用原始指针，而是用std::unique_ptr：

class MyClass {
private:
    std::unique_ptr<int[]> data;
public:
    MyClass(int size) : data(std::make_unique<int[]>(size)) {}
    // 其他成员函数
};

- 对于文件句柄等非内存资源，可以自定义RAII类。例如：

class FileRAII {
private:
    FILE* file;
public:
    FileRAII(const char* filename, const char* mode) : file(fopen(filename, mode)) {
        if (!file) {
            throw std::runtime_error("Failed to open file");
        }
    }
    ~FileRAII() {
        if (file) {
            fclose(file);
        }
    }
    FILE* getFile() {
        return file;
    }
};

减少不必要的分配与释放
- 尽量使用对象池技术。如果频繁创建和销毁相同类型的对象，可以预先创建一定数量的对象放在对象池中，需要时从池中获取，使用完后放回池中，避免反复的内存分配和释放开销。
- 对于动态数组，可以使用std::vector的reserve方法预先分配足够的空间，减少动态扩展时的重新分配次数。例如：

std::vector<int> vec;
vec.reserve(100); // 预先分配100个元素的空间
for (int i = 0; i < 100; ++i) {
    vec.push_back(i);
}

异常安全
- 确保成员函数是异常安全的。如果在资源分配过程中抛出异常，已经分配的资源要正确释放。例如，在构造函数中如果部分资源分配成功，而后续资源分配失败抛出异常，已分配的资源应能正确释放。使用RAII机制可以自动满足这一要求。

多线程环境下的注意事项

资源竞争
- 对共享资源（如文件句柄、全局数据等）的访问必须进行同步。可以使用互斥锁（std::mutex）来保护共享资源。例如：

std::mutex fileMutex;
FileRAII file("test.txt", "w");
void writeToFile(const char* data) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(fileMutex);
    fprintf(file.getFile(), "%s", data);
}

智能指针与线程安全
- std::shared_ptr是线程安全的，但std::unique_ptr不是。在多线程环境下使用std::shared_ptr时，多个线程可以安全地共享对象的所有权。不过，要注意std::shared_ptr的引用计数操作虽然是原子的，但对象的实际访问仍可能需要同步。
对象池与线程安全
- 如果使用对象池，对象池本身需要是线程安全的。获取和归还对象的操作需要进行同步，防止多个线程同时获取或归还同一个对象，导致数据竞争。可以使用条件变量（std::condition_variable）来实现线程间的同步，例如：

std::mutex poolMutex;
std::condition_variable poolCV;
std::vector<MyObject*> objectPool;

MyObject* getObjectFromPool() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(poolMutex);
    while (objectPool.empty()) {
        poolCV.wait(lock);
    }
    MyObject* obj = objectPool.back();
    objectPool.pop_back();
    return obj;
}

void returnObjectToPool(MyObject* obj) {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(poolMutex);
    objectPool.push_back(obj);
    poolCV.notify_one();
}

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面试题：C++类内成员函数优化之资源管理与效率

知识考点

面试题答案

避免资源泄露与提高运行效率的优化策略

多线程环境下的注意事项