面试题：C++中RAII的基本原理及应用场景

RAII基本原理

RAII（Resource Acquisition Is Initialization），即资源获取即初始化。其核心思想是将资源（如内存、文件句柄、锁等）的获取绑定到对象的构造函数中，而资源的释放绑定到对象的析构函数中。当对象创建时，自动获取资源；当对象生命周期结束时（无论是正常结束还是因异常退出），自动释放资源。这样可以确保资源在其作用域结束时被正确释放，避免资源泄漏。

适用应用场景

内存管理
- 在C++中，使用new分配的内存需要使用delete释放。如果在代码中有多个return语句或者可能抛出异常的情况下，手动管理内存很容易遗漏释放操作，导致内存泄漏。使用RAII可以将内存管理交给对象。例如：

#include <iostream>

class MemoryResource {
public:
    MemoryResource(size_t size) : data(new int[size]) {
        std::cout << "Memory allocated" << std::endl;
    }
    ~MemoryResource() {
        delete[] data;
        std::cout << "Memory deallocated" << std::endl;
    }
private:
    int* data;
};

int main() {
    {
        MemoryResource mr(10);
        // 在mr的作用域内，内存已分配且在作用域结束时会自动释放
    }
    return 0;
}

文件操作
- 打开文件后需要在使用完毕后关闭文件。通过RAII，可以在构造函数中打开文件，在析构函数中关闭文件，确保文件始终能被正确关闭。示例如下：

#include <iostream>
#include <fstream>

class FileResource {
public:
    FileResource(const char* filename) : file(filename) {
        if (!file) {
            throw std::runtime_error("Failed to open file");
        }
        std::cout << "File opened" << std::endl;
    }
    ~FileResource() {
        file.close();
        std::cout << "File closed" << std::endl;
    }
    std::ofstream& getFile() {
        return file;
    }
private:
    std::ofstream file;
};

int main() {
    {
        try {
            FileResource fr("test.txt");
            fr.getFile() << "Some data";
        } catch (const std::exception& e) {
            std::cerr << e.what() << std::endl;
        }
    }
    return 0;
}

互斥锁管理
- 在多线程编程中，为了保护共享资源，需要使用互斥锁。使用RAII可以简化锁的获取和释放流程，避免忘记释放锁导致死锁。例如：

#include <iostream>
#include <mutex>

class LockGuard {
public:
    LockGuard(std::mutex& mtx) : mutex(mtx) {
        mutex.lock();
        std::cout << "Lock acquired" << std::endl;
    }
    ~LockGuard() {
        mutex.unlock();
        std::cout << "Lock released" << std::endl;
    }
private:
    std::mutex& mutex;
};

std::mutex globalMutex;

void threadFunction() {
    LockGuard lg(globalMutex);
    // 在lg的作用域内，锁已获取且在作用域结束时会自动释放
    std::cout << "Thread is accessing shared resource" << std::endl;
}

面试题：C++中RAII的基本原理及应用场景

知识考点

面试题答案

RAII基本原理

适用应用场景