C++异常处理

转载自：http://blog.csdn.net/sadjason/article/details/22225231

       C++标准库由不同的成分构成。来源不同（不是由某个人或某个组织以某种统一的形式弄成的），设计与实现风格迥异。而错误处理和异常处理正是这种差异的一个典型代表。标准程序库中有一部分，例如string classes，支持具体的错误处理，它们检查所有可能发生的错误，并于错误发生时抛出异常。至于其他的部分如STL和valarrays，效率重于安全，因此几乎不检测逻辑错误，并且只在执行期（runtime）发生错误时才抛出异常。

有哪些异常？
    语言本身或标准程序库所抛出的所有异常都派生自exception，主要包括三类：
a. C++语言本身所支持的异常（也即不管是string还是STL，只要是C++代码都可能会出现的异常）；
     bad_alloc、bad_cast、bad_typeid、bad_exception

b. C++标准库所所发出的异常
     ios_base::failure、logic_error、domain_error、invalid_argument、length_error、out_of_range
     P.S：除了ios_base::failure和logic_error是平级之外，logic_error是其他几个异常的基类；

c. 程序作用域之外发出的异常
     runtime_exception、range_error、overflow_error、underflow_error

                                                                  

        假设有一个getData()函数，它的作用是返回某种内置数据类型，它可能是以下某种定义方式：

char getData(...) { ... }     // char型返回值
int * getData( ... ) { ... }     // int *型返回值
int getData( ... ) { ... }     // int型返回值

        这个函数可能是通过计算进而得到某个结果进行返回，可能是从某个地方获取一个值把它返回，前者可能会发生计算错误，后者可能发生取值错误（这个可能性就比较高了），比如指定地址的值不存在等等。无论如何，函数需要把操作结果告诉用户（函数的使用者），即用户需要通过某种途径知道此函数是否成功执行了 。

       若返回值是char类型，可以返回‘\0’来表示“失败”（其实也不见得是个好的方式），因为有效字符不会是‘\0’值；
       若返回值是指针类型，可以返回NULL来表示“失败”，因为有效指针不会是NULL；

        但若返回类型是int类型呢？该返回什么值呢？事实上，对于int类型来说，没有任何值是无效的。但总要解决这个问题啊！

        这时异常就可以解决这个问题。对于带有返回值的函数，结束函数的运行，或者通过return语句结束函数，或者通过以抛出异常结束函数。 

        所以 ，上述int型返回值的getData函数可以如下这么写：

int getData()  
{  
     bool state = false;  
     int result = 0;     // as a return value  
     // do something  
     state = do_something(...);  
     if (!state)  
     {  
          throw someExceptionObject;     // someExceptionObject表示某个异常对象  
     }  
     return result;  
}

        然后在调用这个getData()的程序段里可以这么处理

{  
     try  
     {  
          int result = getData();  
     }  
     catch (someExceptionClass & e)     // someException表示某个异常类  
     {  
          // error;  
     }  
}

      这里插一个概念 -- 用户：比如在A函数中调用B函数，对于B函数来说，A就是用户。
      总之，在C中很多场合，函数可以执行“return NULL;”告诉它的用户“得不到正常的结果”，但有些场合“return xxoo;”无法解决问题，比如上述“int getData(...) { ... }”，在C++中，异常可以解决这个问题，不过用的不是return语句，而是throw语句；用户也不是通过“if (result == NULL)”之类的语句进行判断，而是调用“try-catch”语句。
      但异常的作用显然不是这么简单 -- “告诉用户得不到正常的结果”。对于C语言，若执行如下语句：

     int *p = new int;
     delete p;
     delete p;

       程序只能崩溃，而C++若使用合适的异常处理这个问题，可以避免程序崩溃，反正异常机制能干这么一种事情，关于如何实现，比较简单，但不是本文的重点，这里引出这个东东只是为了说明异常机制的重要性。

上面都是小case，开始一些稍微有意思的东西吧！
从问题开始：

1. 异常的本质是啥？有啥意义？

异常的本质：内容上文所提到的异常，比如bad_alloc其实是一个类，所以使用throw抛出异常时不能直接执行“throw bad_alloc;”这样的语句，而是先要创建一个bad_alloc对象，所以至少得这样“throw bad_alloc()”；

异常的意义：首先得明白一点，和NULL有一丁点类似，异常是一种通知用户“程序没能正常执行”或“得不到想要的结果”之类的机制，有点类似于函数和它的用户之间的一个约定！

异常机制能修复程序出现的问题吗？No，异常其实是一个非常非常简单的类，它不会对程序做任何实质性的改变，笔者认为从某种角度可以把异常看做C++定义的一种类似于NULL但比NULL要丰富得多的MARK，比如执行new语句失败了，系统会throw一个bad_alloc，用户（调用该new语句的程序）可以根据此错误做些其他事情（比如再执行一次之类的），总之，如何处理这些MAKR，全看用户的catch语句如何处理。

2. 如何抛出异常？

异常对象可能在程序执行期间产生异常时被系统抛出，也可能是某些程序显式执行“throw xxoo;”语句抛出给用户。

P.S：笔者对此并不确定，貌似Java中虚拟机可以抛出异常（可以认为是所谓的“系统”吧），但对于C++，笔者不太确定！或许以后会搞清楚！

3. 异常可以处理所有错误吗？

No，如下：

int main(int argc, char **argv)  
{  
    string *str = new string;  
    try      
    {             
        delete str;           
        delete str;                   
    }                                     
    catch (...)                               
    {                                             
    }     
    cout << "sb" << endl;                                     
  
  
    return 0;                                                     
}

编译执行此程序仍然会发生错误，“sb”仍然无法被打印出来。

4. 关于自定义异常

当然可以自定义异常，public继承exception就可以了。
但是尽量不要自定义异常，《C++标准程序库》是这么说的：
使用非标准类别作为异常将导致程序难以移植，xxoo，所以最好使用标准异常。

但笔者认为，有时候自定义异常还是挺必要的，比如，上文所提到的“int getData(...) { ... }”，若得不到想要的结果时，return语句显然不满足，只能使用throw，但是throw已知的标准异常类对象是不太合适的，因为它们都有特别的意义，使用它们会给用户带来困惑，所以笔者认为此时需要自定义异常。

所有标准异常类的接口只含一个成员函数：what()，用以获取“type本身以外的附加信息”。它返回一个以null结束的字符串：

  1. namespace std{  
    class exception {  
        public:     
            virtual const char * what() const throw();  
            ...                         
    }；      
}


5. 异常规格（exception specification）

函数可以随意返回各种异常吗？No，函数若想返回某个异常，需要在其声明式和定义式中添加这么一个东西（见蓝色部分）

void f() throw (bad_alloc, bad_cast);
void f() throw (bad_alloc, bad_cast)
{
     throw bad_cast();
     throw bad_alloc();
}

所谓异常规格，用来指明某个函数可能抛出哪些异常。

若函数抛出了没在异常规格中出现的异常会怎如何呢？
《C++标准程序库》中这么说：唤醒unexpected()，后者会唤醒terminated()终止程序。

所以，如下程序：

void f() throw (bad_alloc)  
{  
    throw bad_cast();  
    throw bad_alloc();  
}  
  
  
int main(int argc, char **argv)  
{  
    try   
    {     
        f();  
    }     
    catch(const bad_cast& e)  
    {     
  
  
    }     
    catch(const bad_alloc& e)  
    {  
  
  
    }  
    cout << "hello, world" << endl;  
}

执行结果如下：

libc++abi.dylib: terminating with unexpected exception of type std::bad_cast: std::bad_cast 

[1]    3932 abort      ./a.out


“hello, world”还没来得及打印就退出了！

然而如果在异常规格中列出bad_exception，那么unexpected()总是会重新抛出（rethrows）bad_exception。

  1. class E1;   
class E2;   // not derived from E1  
  
  
void f() throw(E1, std::bad_exception)  
                // throws exception of type E1 or  
                // bad_exception for any other exception type  
{  
    ...   
    throw E1(); // throws exception of type E1  
    ...   
    throw E2(); // throws unexpected(), which throws bad_exception  
}

因此，如果异常规格罗列了bad_exception，那么任何未列于规格的异常，都将在函数unexpected()中被代之以bad_exception。

 

7.异常的处理机制（补充）

  1. 若有异常则通过throw操作创建一个异常对象并抛出。
  2. 将可能抛出异常的程序段放在try块之中。控制通过正常顺序执行到达try块，然后执行try子块内的保护段。
  3. 如果在保护段执行期间没有引发异常，那么跟在try子块后的catch字句就不执行。程序继续执行紧跟try块最后一个catch子句后面的语句。
  4. catch子句按其在try块后出现的顺序被检查。类型匹配的catch子句将被捕获并处理异常（或重抛出异常）
  5. 如果找不到匹配的处理代码，则自动调用terminate，默认为abort()终止程序。

void f() throw (bad_alloc, bad_cast);
void f() throw (bad_alloc, bad_cast)
{
     throw bad_cast();
     throw bad_alloc();
}

posted @ 2017-12-07 20:06  拂石  阅读(254)  评论(0)  编辑  收藏  举报