C++ 保障异常安全的手段和措施
在 C++ 中，保障异常安全是编写健壮、可靠代码的重要方面。异常安全确保程序在遇到异常时能够正确处理，不会导致资源泄露或数据不一致等问题。
以下是一些保障 C++ 异常安全的手段和措施：
1. RAII（资源获取即初始化）
RAII是一种在 C++ 中广泛使用的资源管理技术，它通过对象的构造函数获取资源，并在析构函数中释放资源，从而确保资源在异常发生时能够被正确释放。RAII 可以有效防止资源泄露，因为它利用了 C++ 的栈展开机制：当异常发生时，栈上的对象会按照构造顺序的逆序调用析构函数，释放资源。
示例：使用智能指针（如std::unique_ptr和std::shared_ptr）来管理动态分配的内存，这些智能指针在析构时会自动释放所持有的内存，从而避免了手动释放内存可能导致的泄露问题。
2. 异常安全级别
C++ 中的异常安全级别描述了函数或类能够正确处理异常的等级，常见的异常安全级别包括：
- 基本保证（Basic Guarantee）：函数在抛出异常时不会泄露资源，但可能允许程序状态发生部分变化。这通常通过RAII技术实现。
- 强保证（Strong Guarantee）：函数在抛出异常时不仅不会泄露资源，还会保持程序状态不变，仿佛异常从未发生过。这通常需要使用事务机制或“copy-and-swap”技术实现。
- 不抛出保证（Nothrow Guarantee）：函数保证不会抛出任何异常。这要求函数内部的所有操作都不抛出异常，且通常只适用于简单操作或内置类型。
3. noexcept 关键字
C++11 引入了noexcept关键字，用于指定函数不会抛出异常。如果函数被声明为noexcept但实际上抛出了异常，程序会调用std::terminate()立即终止。noexcept关键字可以提高程序的性能，因为编译器可以基于这个保证进行更多的优化。
示例：
void myFunction() noexcept { // 不会抛出异常的代码 }
4. 合理的异常处理策略
- 避免过度使用 try-catch 块：大量的 try-catch 块会使代码变得复杂和难以维护。只在可能抛出异常且需要特别处理的代码段周围使用 try-catch 块。
- 明确异常处理逻辑：在 catch 块中明确处理异常的逻辑，如记录错误信息、释放资源、回滚操作或向用户报告错误等。
- 避免在构造函数中抛出异常：构造函数中抛出异常可能导致资源泄露，因为此时对象可能尚未完全构造。如果必须在构造函数中处理可能失败的操作，考虑使用 RAII 或延迟初始化。
5. 使用断言进行错误检查
断言（assert）是一种在开发和调试阶段常用的错误检查机制。通过在代码中添加断言表达式，可以在程序运行时检查程序状态是否符合预期。如果断言失败，程序会立即终止并报告错误。虽然断言不是异常处理机制的一部分，但它可以帮助开发者在开发过程中及时发现和修复潜在的错误。
6. 使用标准库和第三方库的异常安全功能
C++ 标准库和许多第三方库都提供了异常安全的接口和容器。利用这些库可以简化代码的异常处理逻辑并提高代码的健壮性。
综上所述，C++ 保障异常安全的手段和措施包括RAII技术、明确异常安全级别、合理使用noexcept关键字、制定合理的异常处理策略、使用断言进行错误检查、编写清晰的异常规范以及利用标准库和第三方库的异常安全功能。通过这些措施的实施，可以编写出更加健壮和可靠的 C++ 代码。
更进一步地，可参见如下详细介绍：
- 保证异常安全
- 处理所有异常
- 不应抛出过于宽泛的异常
- 不应捕获过于宽泛的异常
- 不应抛出非异常类型的对象
- 不应捕获非异常类型的对象
- 全局对象的初始化过程不可抛出异常
- 析构函数不可抛出异常
- 内存回收函数不可抛出异常
- 对象交换过程不可抛出异常
- 移动构造函数和移动赋值运算符不可抛出异常
- 异常类的拷贝构造函数不可抛出异常
- 异常类的构造函数和异常信息相关的函数不应抛出异常
- 与标准库相关的 hash 过程不应抛出异常
- 由 noexcept 标记的函数不可产生未处理的异常
- 避免异常类多重继承自同一非虚基类
- 不应在模块之间传播异常
