1、什么是RAII
RAII（Resource Acquisition Is Initialization）,也称为“资源获取就是初始化”，是C++语言的一种管理资源、避免泄漏的惯用法。C++标准保证任何情况下，已构造的对象最终会销毁，即它的析构函数最终会被调用。简单的说，RAII 的做法是使用一个对象，在其构造时获取资源，在对象生命期控制对资源的访问使之始终保持有效，最后在对象析构的时候释放资源。
RAII是C++的发明者Bjarne Stroustrup提出的概念，“资源获取即初始化”也就是说在构造函数中申请分配资源，在析构函数中释放资源。因为C++的语言机制保证了，当一个对象创建的时候，自动调用构造函数，当对象超出作用域的时候会自动调用析构函数。所以，在RAII的指导下，我们应该使用类来管理资源，将资源和对象的生命周期绑定。
RAII技术被认为是C++中管理资源的最佳方法，进一步引申，使用RAII技术也可以实现安全、简洁的状态管理，编写出优雅的异常安全的代码。它利用栈对象在离开作用域后自动析构的语言特点，将受限资源的生命周期绑定到该对象上，当对象析构时以达到自动释放资源的目的。
简单而言RAII就是指资源在我们拿到时就已经初始化，一旦不在需要该资源就可以自动释放该资源。
对于C++来说，资源在构造函数中初始化（可以再构造函数中调用单独的初始化函数），在析构函数中释放或清理。常见的情形就是在函数调用中创建C++对象时分配资源，在C++对象出了作用域时将其自动清理和释放（不管这个对象是如何出作用域的，不管是否因为某个中间步骤不满足条件而导致提前返回，也不管是否正常走完全部流程后返回）。
2、资源管理问题
什么是资源呢？在计算机系统中，资源是数量有限且对系统正常运行具有一定作用的元素。比如堆上分配的内存、文件句柄、线程、数据库连接、网络连接、网络套接字、互斥锁和内存等等，它们属于系统资源。由于系统的资源是有限的，就好比自然界的石油，铁矿一样，不是取之不尽，用之不竭的，所以，我们在编程使用系统资源时，都必须遵循一个步骤：获取资源--->使用资源--->释放资源
操作系统的资源是有限的，当我们向操作系统索取资源，使用完后应即时归还给操作操作，这是一个良好的编程习惯，资源获取操作流程如下图：
内存只是资源的一种，在这里我们讨论一下更加广义的资源管理。比如说文件的打开与关闭、windows中句柄的获取与释放等等。按照常规的RAII技术需要写一堆管理它们的类，有的时候显得比较麻烦。但是如果手动释放，通常还要考虑各种异常处理，比如说：
每当处理需要配对的获取/释放函数调用的资源时，都应该将资源封装在一个对象中，实现自动资源释放。
智能指针（std::shared_ptr和std::unique_ptr）即RAII最具代表的实现，使用智能指针，可以实现自动的内存管理，再也不需要担心忘记delete造成的内存泄漏。毫不夸张的来讲，有了智能指针，代码中几乎不需要再出现delete了。
#include <iostream> using namespace std; int main() { int *testArray = new int [10]; // Here, you can use the array delete [] testArray; testArray = NULL ; return 0; }
上述例子简单，但是如果程序很复杂的时候，需要为所有的new 分配的内存delete掉，导致极度臃肿，效率下降，更可怕的是，程序的可理解性和可维护性明显降低了，当操作增多时，处理资源释放的代码就会越来越多，越来越乱。如果某一个操作发生了异常而导致释放资源的语句没有被调用，怎么办？这个时候，RAII机制就可以派上用场了。
再来一个例子：
#include <iostream> using namespace std; bool OperationA(); bool OperationB(); int main() { int *testArray = new int [10]; // Here, you can use the array if (!OperationA()) { // If the operation A failed, we should delete the memory delete [] testArray; testArray = NULL ; return 0; } if (!OperationB()) { // If the operation A failed, we should delete the memory delete [] testArray; testArray = NULL ; return 0; } // All the operation succeed, delete the memory delete [] testArray; testArray = NULL ; return 0; } bool OperationA() { /*Do some operation, if the operate succeed, then return true, else return false */ return false ; } bool OperationB() { /*Do some operation, if the operate succeed, then return true, else return false*/ return true ; }
上述这个例子的模型，在实际中是经常使用的，我们不能期待每个操作都是成功返回的，所以，每一个操作，我们需要做出判断，上述例子中，当操作失败时，然后，释放内存，返回程序。上述的代码，极度臃肿，效率下降，更可怕的是，程序的可理解性和可维护性明显降低了，当操作增多时，处理资源释放的代码就会越来越多，越来越乱。如果某一个操作发生了异常而导致释放资源的语句没有被调用，怎么办？这个时候，RAII机制就可以派上用场了。
（1）如何使用RAII
当我们在一个函数内部使用局部变量，当退出了这个局部变量的作用域时，这个变量也就别销毁了；当这个变量是类对象时，这个时候，就会自动调用这个类的析构函数，而这一切都是自动发生的，不要程序员显示的去调用完成。这个也太好了，RAII就是这样去完成的。
由于系统的资源不具有自动释放的功能，而C++中的类具有自动调用析构函数的功能。如果把资源用类进行封装起来，对资源操作都封装在类的内部，在析构函数中进行释放资源。当定义的局部变量的生命结束时，它的析构函数就会自动的被调用，如此，就不用程序员显示的去调用释放资源的操作了。现在，我们就用RAII机制来完成上面的例子。代码如下：
#include <iostream> using namespace std; class ArrayOperation { public : ArrayOperation() { m_Array = new int [10]; } void InitArray() { for (int i = 0; i < 10; ++i) { *(m_Array + i) = i; } } void ShowArray() { for (int i = 0; i <10; ++i) { cout<<m_Array[i]<<endl; } } ~ArrayOperation() { cout<< "~ArrayOperation is called" <<endl; if (m_Array != NULL ) { delete[] m_Array; m_Array = NULL ; } } private : int *m_Array; }; bool OperationA(); bool OperationB(); int main() { ArrayOperation arrayOp; arrayOp.InitArray(); arrayOp.ShowArray(); return 0; }
上面这个例子没有多大的实际意义，只是为了说明RAII的机制问题。下面说一个具有实际意义的例子：
#include <iostream> #include <windows.h> #include <process.h> using namespace std; CRITICAL_SECTION cs; int gGlobal = 0; class MyLock { public: MyLock() { EnterCriticalSection(&cs); } ~MyLock() { LeaveCriticalSection(&cs); } private: MyLock( const MyLock &); MyLock operator =(const MyLock &); }; void DoComplex(MyLock &lock ) { } unsigned int __stdcall ThreadFun(PVOID pv) { MyLock lock; int *para = (int *) pv; DoComplex(lock); for (int i = 0; i < 10; ++i) { ++gGlobal; cout<< "Thread " <<*para<<endl; cout<<gGlobal<<endl; } return 0; } int main() { InitializeCriticalSection(&cs); int thread1, thread2; thread1 = 1; thread2 = 2; HANDLE handle[2]; handle[0] = ( HANDLE )_beginthreadex(NULL , 0, ThreadFun, ( void *)&thread1, 0, NULL ); handle[1] = ( HANDLE )_beginthreadex(NULL , 0, ThreadFun, ( void *)&thread2, 0, NULL ); WaitForMultipleObjects(2, handle, TRUE , INFINITE ); return 0; }
这个例子可以说是实际项目的一个模型，当多个进程访问临界变量时，为了不出现错误的情况，需要对临界变量进行加锁；上面的例子就是使用的Windows的临界区域实现的加锁。但是，在使用CRITICAL_SECTION时，EnterCriticalSection和LeaveCriticalSection必须成对使用，很多时候，经常会忘了调用LeaveCriticalSection，此时就会发生死锁的现象。当我将对CRITICAL_SECTION的访问封装到MyLock类中时，之后，我只需要定义一个MyLock变量，而不必手动的去显示调用LeaveCriticalSection函数。
上述两个例子都是RAII机制的应用，理解了上面的例子，就应该能理解了RAII机制的使用了。
（2）RAII的使用陷进
在使用RAII时，有些问题是需要特别注意的。容我慢慢道来。
先举个例子：
#include <iostream> #include <windows.h> #include <process.h> using namespace std; CRITICAL_SECTION cs; int gGlobal = 0; class MyLock { public: MyLock() { EnterCriticalSection(&cs); } ~MyLock() { LeaveCriticalSection(&cs); } private: //MyLock(const MyLock &); MyLock operator =(const MyLock &); }; void DoComplex(MyLock lock) { } unsigned int __stdcall ThreadFun(PVOID pv) { MyLock lock; int *para = (int *) pv; // I need the lock to do some complex thing DoComplex(lock); for (int i = 0; i < 10; ++i) { ++gGlobal; cout<< "Thread " <<*para<<endl; cout<<gGlobal<<endl; } return 0; } int main() { InitializeCriticalSection(&cs); int thread1, thread2; thread1 = 1; thread2 = 2; HANDLE handle[2]; handle[0] = ( HANDLE )_beginthreadex(NULL , 0, ThreadFun, ( void*)&thread1, 0, NULL ); handle[1] = ( HANDLE )_beginthreadex(NULL , 0, ThreadFun, ( void*)&thread2, 0, NULL ); WaitForMultipleObjects(2, handle, TRUE , INFINITE ); return 0; }
这个例子是在上个例子上的基础上进行修改的。添加了一个DoComplex函数，在线程中调用该函数，该函数很普通，但是，该函数的参数就是我们封装的类。你运行该代码，就会发现，加入了该函数，对gGlobal全局变量的访问整个就乱了。你有么有想过，这是为什么呢？网上很多讲RAII的文章，都只是说了这个问题，但是没有说为什么，在这里，我好好的分析一下这里。
由于DoComplex函数的参数使用的传值，此时就会发生值的复制，会调用类的复制构造函数，生成一个临时的对象，由于MyLock没有实现复制构造函数，所以就是使用的默认复制构造函数，然后在DoComplex中使用这个临时变量。当调用完成以后，这个临时变量的析构函数就会被调用，由于在析构函数中调用了LeaveCriticalSection，导致了提前离开了CRITICAL_SECTION，从而造成对gGlobal变量访问冲突问题，如果在MyLock类中添加以下代码，程序就又能正确运行：
MyLock( const MyLock & temp ) { EnterCriticalSection(&cs); }
这是因为CRITICAL_SECTION允许多次EnterCriticalSection，但是，LeaveCriticalSection必须和EnterCriticalSection匹配才能不出现死锁的现象。
为了避免掉进了这个陷阱，同时考虑到封装的是资源，由于资源很多时候是不具备拷贝语义的，所以，在实际实现过程中，MyLock类应该如下：
class MyLock { public: MyLock() { EnterCriticalSection(&cs); } ~MyLock() { LeaveCriticalSection(&cs); } private: MyLock(const MyLock &); MyLock operator =(const MyLock &); };
这样就防止了背后的资源复制过程，让资源的一切操作都在自己的控制当中。如果要知道复制构造函数和赋值操作符的调用，可以好好的阅读一下《深度探索C++对象模型这本书》。
3、总结
说了这么多了，RAII的本质内容是用对象代表资源，把管理资源的任务转化为管理对象的任务，将资源的获取和释放与对象的构造和析构对应起来，从而确保在对象的生存期内资源始终有效，对象销毁时资源一定会被释放。说白了，就是拥有了对象，就拥有了资源，对象在，资源则在。所以，RAII机制是进行资源管理的有力武器，C++程序员依靠RAII写出的代码不仅简洁优雅，而且做到了异常安全。在以后的编程实际中，可以使用RAII机制，让自己的代码更漂亮。