В C++/CLI достаточно часто используются так называемые классы-дескрипторы — управляемые классы, имеющие указатель на родной класс в качестве члена. В статье рассматривается удобная и компактная схема управления временем жизни соответствующего родного объекта, основанная на использовании управляемых шаблонов. Рассмотрены сложные случаи финализации.
     Введение
    1. Шаблон Basic Dispose в C++/CLI
        1.1. Определение деструктора и финализатора
        1.2. Использование семантики стека
    2. Управляемые шаблоны
        2.1. Интеллектуальные указатели
        2.2. Пример использования
        2.3. Более сложные варианты финализации
            2.3.1. Блокировка финализаторов
            2.3.2. Использование SafeHandle
    Список литературы
 C++/CLI — один из языков платформы .NET Framework — редко используется для разработки больших самостоятельных проектов. Его главное назначение — создание сборок для взаимодействия .NET с родным (неуправляемым) кодом. Соответственно, весьма широко используются классы, называемые классами-дескрипторами, управляемые классы, имеющие указатель на родной класс в качестве члена. Обычно такой класс-дескриптор владеет соответствующим родным объектом, то есть он должен его удалить в надлежащий момент. Вполне естественно сделать такой класс освобождаемым, то есть реализующим интерфейс System::IDisposable. Реализация этого интерфейса в .NET должна следовать специальному шаблону, называемому Basic Dispose [Cwalina]. Замечательной особенностью C++/CLI является то, что компилятор берет на себя практически всю рутинную работу по реализации этого шаблона, тогда как в C# почти все приходится делать руками. Существуют два основных способа реализовать этот шаблон. В этом случае в управляемом классе должен быть определен деструктор и финализатор, все остальное компилятор сделает сам. В частности компилятор делает следующее: Наследование от System::IDisposable можно указать явно, а вот самостоятельно определить X::Dispose() нельзя. Шаблон Basic Dispose также реализуется компилятором, если в классе имеется член освобождаемого типа и он объявлен с использованием семантики стека. Это означает, что для объявления используется имя типа без крышки ('^'), а инициализация происходит в списке инициализации конструктора, а не с помощью gcnew. Семантика стека описана в [Hogenson]. Приведем пример: Компилятор в этом случае делает следующее: Финализация определяется соответствующей функциональностью класса R. Как и в предыдущем случае, наследование от System::IDisposable можно указать явно, а самостоятельно определить X::Dispose() нельзя. Естественно, класс может иметь еще другие члены, объявленные с использованием семантики стека, и для них также обеспечивается вызов их Dispose(). И наконец, еще одна замечательная особенность C++/CLI позволяет максимально упростить создание классов-дескрипторов. Речь идет об управляемых шаблонах (managed templates). Это не обобщения (generics), а настоящие шаблоны, как в классическом C++, но шаблоны не родных, а управляемых классов. Инстанцирование таких шаблонов приводит к созданию управляемых классов, которые можно использовать в качестве базовых классов или членов других классов внутри сборки. Управляемые шаблоны описаны в [Hogenson]. Управляемые шаблоны позволяют создавать классы типа интеллектуальных указателей, которые содержат указатель на родной объект в качестве члена и обеспечивают его удаление в деструкторе и финализаторе. Такие интеллектуальные указатели можно использовать в качестве базовых классов или членов (естественно, с использованием семантики стека) при разработке классов-дескрипторов, которые автоматически становятся освобождаемыми. Приведем пример таких шаблонов. Первый шаблон является базовым, второй предназначен для использования в качестве базового класса и третий — в качестве члена класса. Эти шаблоны имеют шаблонный параметр (родной), предназначенный для удаления объекта. Класс-удалитель по умолчанию удаляет объект оператором delete. В этих примерах классы U и V становятся освобождаемыми без всяких дополнительных усилий, их Dispose() обеспечивает вызов оператора delete для указателя на N. Второй вариант, с использованием ImplPtrM<>, позволяет в одном классе-дескрипторе управлять несколькими родными классами. Финализация является достаточно проблемным аспектом работы .NET. В нормальных сценариях работы приложения финализаторы вызываться не должны, освобождение ресурсов происходить в Dispose(). Но в аварийных сценариях это может произойти и финализаторы должны работать корректно. Если родной класс находится в DLL, которая загружается и выгружается динамически — с использованием LoadLibrary()/FreeLibrary(), — то может возникнуть ситуация, когда после выгрузки DLL остались неосвобожденные объекты, имеющие ссылки на экземпляры этого класса. В этом случае через некоторое время сборщик мусора попытается их финализировать, а так как DLL выгружена, то скорее всего произойдет аварийное завершение программы. (Характерный признак — аварийное завершение через несколько секунд после видимого закрытия приложения.) Поэтому после выгрузки DLL финализаторы должны быть блокированы. Этого можно достичь небольшой модификацией базового шаблона ImplPtrBase. После загрузки DLL надо вызвать DllFlag::SetLoaded(true), а перед выгрузкой DllFlag::SetLoaded(false). Класс SafeHandle реализует достаточно сложный и максимально надежный алгоритм финализации, см. [Richter]. Шаблон ImplPtrBase<> можно переработать так, чтобы он использовал SafeHandle. Остальные шаблоны менять не нужно. 
Рихтер, Джеффри. Программирование на платформме Microsoft .NET Framework 4.5 на языке C#. 4-е изд.: Пер. с англ. — СПб.: Питер, 2016. 
Цвалина, Кржиштов. Абрамс, Бред. Инфраструктура программных проектов: соглашения, идиомы и шаблоны для многократно используемых библиотек .NET.: Пер. с англ. — М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2011. 
Хогенсон, Гордон. С++/CLI: язык Visual C++ для среды .NET.: Пер. с англ. — М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2007. Программист