資源管理與程式

by thinker

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一般的程式，總是不停的在進行 resource 的配置和釋放，特別是 $C$/$C++$ 這一類沒有 GC 的程式語言，資源管理只是一場痛。這場痛，到了 $C++$ 的 template 被引進之後， smart pointer 解決了很多問題。然而，有不少資源卻不是 smart pointer 所能處理的，如 file descriptor 。專為這些 file descriptor 寫 smart pointer 固然是好事，然而往往要處理的 resource 太多樣化，或者 $C$ 語言根本不 支援。其實我要講的就是 $C$ 的環境啦。

$C$ 的 programmer 常會看到類似下面的 code :
{{{#!cpp
int foo() {
    char *p1, *p2, *p3;

p1 = (char *)malloc(...);
    if(p1 == NULL) return ERR;
    if(sub1(p1) == ERR) {
        free(p1);
        return ERR;
    }

p2 = (char *)malloc(...);
    if(p2 == NULL) {
        free(p1);
        return ERR;
    }
    if(sub2(p1, p2) == ERR) {
        free(p1);
        free(p2);
        return ERR;
    }

p3 = (char *)malloc(...);
    if(p3 == NULL) {
        free(p1);
        free(p2);
        return ERR;
    }
    if(sub2(p1, p2) == ERR) {
        free(p1);
        free(p2);
        free(p3);
        return ERR;
    }

free(p1);
    free(p2);
    free(p3);
    return OK;
}
}}}
看來就很可怕，一堆 conditional branch 。不但複雜，也不美觀。

於是，最常看到的 solution 是:
{{{#!cpp
int foo() {
    char *p1, *p2, *p3;

p1 = p2 = p3 = NULL;

p1 = (char *)malloc(...);
    if(p1 == NULL) goto error;
    if(sub1(p1) == ERR) goto error;

p2 = (char *)malloc(...);
    if(p2 == NULL) goto error;
    if(sub2(p1, p2) == ERR) goto error;

p3 = (char *)malloc(...);
    if(p3 == NULL) goto error;
    if(sub3(p1, p2, p3) == ERR) goto error;

free(p1); free(p2); free(p3);
    return OK;
error:
    if(p1) free(p1);
    if(p2) free(p2);
    if(p3) free(p3);
    return ERR;
}
}}}
這看起來簡單多了，但 goto 實在讓很多人不順眼，而且 contional branch 甚至沒減少，而還增加。於是你可以試試:
{{{#!cpp
int foo() {
    char *p1, *p2, *p3;

p1 = p2 = p3 = NULL;

do {
        p1 = (char *)malloc(...);
        if(p1 == NULL) break;
        if(sub1(p1) == ERR) break;

p2 = (char *)malloc(...);
        if(p2 == NULL) break;
        if(sub2(p1, p2) == ERR) break;

p3 = (char *)malloc(...);
        if(p3 == NULL) goto error;
        if(sub3(p1, p2, p3) == ERR) break;

free(p1); free(p2); free(p3);
        return OK;
    } while(0);

if(p1) free(p1);
    if(p2) free(p2);
    if(p3) free(p3);
    return ERR;
}
}}}
這看起來順眼多了，對 goto 有潔癖的人也大概能接受了。但，如果 while 裡面有其它 for 、 while 或 switch 時， break 就無法正確的進行跳脫了。 $C$ 無法指定 break 跳脫多少層。另外， conditional branch 還是依舊。

於是另一種發明出現了:
{{{#!cpp
static int _foo(char *p1, char *p2, char *p3) {
    if(sub1(p1) == ERR) return ERR;
    if(sub2(p1, p2) == ERR) return ERR;
    if(sub3(p1, p2, p3) == ERR) return ERR;
    return OK;
}

#define xfree(p) (void)((p)? free(p): NULL)
int foo() {
    char *p1, *p2, *p3;
    int r;

p1 = (char *)malloc(...);
    p2 = (char *)malloc(...);
    p3 = (char *)malloc(...);

if(p1 && p2 && p3)
        r = _foo(p1, p2, p3);

xfree(p1); xfree(p2); xfree(p3);
}
}}}
唔! 是否覺的程式邏輯突然變清楚了？! 沒錯，程式被拆解了，原本混雜在一起的邏輯被抽離成一個個獨立的 block 。

或許有人擔心 function call 讓效能變差了，而且當程式出錯時， allocate 多餘的資源。但這是多慮了。第一， 我們宣告成 static function 時， compiler 應該要能幫我們 optimize ，變成 inline function ，就算 $C$ 沒有 inline 。但這是 compiler 的責任，就交給 compiler 幫你處理吧! 而資源的問題，大部分時侯程式應該是順著正常邏輯執行，因此錯誤處理的流程幾乎很少執行。因此，這種考量其實也是不必要的。除非你有特殊的狀況，否則還是讓 code 美一點吧!

沒有一種是完美的，也不排除有其它更好的方式。所謂道無恆道，依據狀況靈活運用這些戰術上的技巧，才是正道。

最後更新時間: 2007-08-10 01:20:43 CST | 引用

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COMMENTS:

on 2007-08-10 20:41:12 CST

Lisa said ..

good job!