c++ - 避免 RAII 计时器对象中的虚假构造和破坏

Question

我有一个 Timer 对象，它应该为代码区域从构建到销毁计时。这些 Timer 对象由长期存在的 TimerManager 对象创建并与之相关联。事实上，Timer 对象只是指向执行繁重工作的 TimerManager 指针的薄包装。

我希望用户的 Timer 对象是这样的:

TimerManager manager; // maybe a global, thread local, whatever

...
{
  Timer timer = manager.newTimer();
  // code under test

} // timer object destroyed and timer stops here

Timer 对象可以像这样简单:

class Timer {
  TimerManager* manager_;
public:
  Timer(TimerManager* manager) : manager_(manager) {
    manager_->start();
  }

  ~Timer() {
    manager_->stop();
  }
};

在这里，启动和停止计时器的所有繁重工作都委托(delegate)给了管理器。

但是，如果我像这样实现 TimerManager::newTimer():

TimerManager::newTimer() {
  Timer t(this);
  // ...
  return t;
}

然后根据 RVO 是否启动，我可能会得到 Timer 对象 t 的虚假构造和破坏，与我想在调用中计时的真实区域不同代码。

我可以改为使用以下代码来初始化 Timer 对象:

{
  Timer timer(&manager);
  // code under test

} // timer object destroyed and timer stops here

这确保不会创建或销毁额外的 Timer 对象，但我更喜欢赋值语法，尤其是因为它让我拥有各种具有不同行为的 newTimer() 类型方法.有什么方法可以得到这样的东西而不会产生 Timer 创建和销毁的额外副作用。

性能在这里很重要。

我没有使用 C++17，所以我无法利用有保证的返回值优化。

Answer 1

您需要使管理器不可复制并提供适当的移动操作。移动操作应该转移资源并将移出的管理器设置为 nullptr。析构函数应该能够处理 nullptr 情况。如:

class Timer {
  TimerManager* manager_;
public:
  Timer(TimerManager* manager) : manager_(manager) {
    manager_->start();
  }

  Timer(const Timer&) = delete; // noncopyable

  Timer(Timer&& timer)          // move constructor
    :manager_{nullptr}
  {
    swap(*this, timer);
  }

  Timer& operator=(Timer timer) // (move-only) assignment operator
  {
    swap(*this, timer);
    return *this;
  }

  friend void swap(Timer& lhs, Timer& rhs)
  {
    swap(lhs.manager_, rhs.manager_);
  }

  ~Timer() {                    // take care of nullptr
    if (manager_)
      manager_->stop();
  }
};

我使用了 copy-and-swap这里成语。这样，如果 Timer 被返回，如

TimerManager::newTimer() {
  Timer t(this);
  // ...
  return t;
}

然后 t 被移动而不是复制。只传递指针，不中断定时器。并且定时器只启动和停止一次。

此外，如果您有效地使用该库，即 unique_ptr 和自定义删除器，则整个过程都是不必要的:

struct Stopper {
    void operator()(TimerManager* tm)
    {
        tm->stop();
    }
};

class Timer {
    std::unique_ptr<TimerManager, Stopper> manager_;
public:
    Timer(TimerManager* manager)
        :manager_{manager}
    {
        manager_->start();
    }

    // everything is automatically correct
};