C++-异常

异常

C语言处理错误的方式

传统的错误处理机制：
\1. 终止程序，如assert，缺陷：用户难以接受。如发生内存错误，除0错误时就会终止程序。
\2. 返回错误码，缺陷：需要程序员自己去查找对应的错误。如系统的很多库的接口函数都是通过把错误码放到errno中，表示错误
\3. C 标准库中setjmp和longjmp组合。这个不是很常用，了解一下

实际中C语言基本都是使用返回错误码的方式处理错误，部分情况下使用终止程序处理非常严重的错误。

C++异常概念

异常是一种处理错误的方式,C语言是返回错误码，面向对象语言是try-catch;，当一个函数发现自己无法处理的错误时就可以抛出异常，让函数的直接或间接的调用者处理这个错误。

• throw: 当问题出现时，程序会抛出一个异常。这是通过使用 throw 关键字来完成的。
• catch: 在您想要处理问题的地方，通过异常处理程序捕获异常.catch 关键字用于捕获异常，可以有多个catch进行捕获。
• try: try 块中的代码标识将被激活的特定异常,它后面通常跟着一个或多个 catch 块。

如果有一个块抛出一个异常，捕获异常的方法会使用 try 和 catch 关键字。try 块中放置可能抛出异常的代码，try 块中的代码被称为保护代码

异常的使用

异常抛出和捕获

异常的抛出和匹配原则

\1. 异常是通过抛出对象而引发的，该对象的类型决定了应该激活哪个catch的处理代码。

\2. 被选中的处理代码是调用链中与该对象类型匹配且离抛出异常位置最近的那一个。

\3. 抛出异常对象后，会生成一个异常对象的拷贝，因为抛出的异常对象可能是一个临时对象，所以会生成一个临时拷贝对象，这个拷贝的临时对象会在被catch以后销毁。（这里的处理类似于函数的传值返回）函数栈帧是逐层销毁的。

\4. catch(…)可以捕获任意类型的异常，问题是不知道异常错误是什么 .捕获的和抛出的类型应该是一样的。如果没有匹配，就会出现有异常没有被捕获，出现的时候就会终止程序。消息没法过去给个错误原因，就挺好，你别什么原因都没给就直接中止程序啊.

调用链的展开原则，如果到main的函数栈依然没有匹配，就会终止程序，一般都会加上catch(…){}。

	catch (...)
	{
		cout << "UnKnown Exception!" << endl;
	}

\5. 实际中抛出和捕获的匹配原则有个例外，并不都是类型完全匹配，允许切片的发生,可以抛出的派生类对象，使用基类捕获，这个在实际中非常实用.

在函数调用链中异常栈展开匹配原则

\1. 首先检查throw本身是否在try块内部，如果是再查找匹配的catch语句。如果有匹配的，则调到catch的地方进行处理。

\2. 没有匹配的catch则退出当前函数栈，继续在调用函数的栈中向上去之前的函数中进行查找匹配的catch。

\3. 如果到达main函数的栈，依旧没有匹配的，则终止程序。上述这个沿着调用链查找匹配的catch子句的过程称为栈展开。所以实际中我们最后都要加一个catch(…)捕获任意类型的异常，否则当有异常没捕获，程序就会直接终止。

\4. 找到匹配的catch子句并处理以后，会继续沿着catch子句后面继续执行。

异常安全：

异常规范(推荐)

• 构造函数完成对象的构造和初始化，最好不要在构造函数中抛出异常，否则可能导致对象不完整或没有
  完全初始化

• 析构函数主要完成资源的清理，最好不要在析构函数内抛出异常，否则可能导致资源泄漏(内存泄漏、句柄未关闭等)

• C++中异常经常会导致资源泄漏的问题，比如在new和delete中抛出了异常，导致内存泄漏，在lock和unlock之间抛出了异常导致死锁，C++经常使用RAII来解决以上问题.

内存泄漏问题

存在内存泄漏问题，如果调用函数时抛出异常，new出来的哦空间并没有得到释放，释放语句还没有执行就跳到捕获的地方了。

• 怎么解决呢?

打个提前量，在调用函数的内个地方就多套一层try-catch(){};如果期望在最外层catch(){},便于日志，中间拦截异常不是要处理异常，而是为了正常释放资源，那我直接抛出去，拦截到什么，释放资源之后，我再抛出什么类型的对象。

实际中,使用智能指针就行,或者规定继承体系.这样大家抛出的都是继承的派生类对象，捕获一个基类就可以了

自定义继承体系

//模板在此,可自行填充验证
class Exception
{
public:
	Exception(const string& errmsg, int id)
		:_errmsg(errmsg)
		, _id(id)
	{}
	string what()
	{
		return _errmsg;
	}
protected:
	string _errmsg;
	int _id;
	//list _traceStack;
	// ...
	
};
class SqlException : public Exception
{};
class CacheException : public Exception
{};
class HttpServerException : public Exception
{};
int main()
{
	try {
		// server.Start();
		// 抛出对象都是派生类对象
	}
	catch (const Exception& e) // 这里捕获父类对象就可以
	{
	}
	catch (...)
	{
		cout << "Unkown Exception" << endl;
	}
	return 0;
}

继承->多态

子类抛异常，父类对象就可以捕获。当父类对象调用函数what时，如果存在两个子类对象，子列可以继承父类的函数，当两个子类抛异常时，因为父类对象都可以进行捕获，造成无法区分是哪一个子类抛异常的种类也不一样。所以采用多态的思想，将what函数设置为虚函数，前面加上virtual，这样，虚函数在不同的子类中发生函数重写(对象添加区分语句进行了哈数重写)，构成多态，父类对象进行捕获的时候就能进行区分，谁抛的异常就指向谁。

#include
#include
using namespace std;
class Exception
{
public:
	Exception(const string& errmsg, int id)
		:_errmsg(errmsg)
		, _id(id)
	{}

	virtual string what() const
	{
		return _errmsg;
	}
protected:
	string _errmsg;
	int _id;
};

class SqlException : public Exception
{
public:
	SqlException(const string& errmsg, int id, const string& sql)
		:Exception(errmsg, id)
		, _sql(sql)
	{}

	virtual string what() const
	{
		string str = "SqlException:";
		str += _errmsg;
		str += "->";
		str += _sql;

		return str;
	}

private:
	const string _sql;
};

class CacheException : public Exception
{
public:
	CacheException(const string& errmsg, int id)
		:Exception(errmsg, id)
	{}

	virtual string what() const
	{
		string str = "CacheException:";
		str += _errmsg;
		return str;
	}
};

class HttpServerException : public Exception
{
public:
	HttpServerException(const string& errmsg, int id, const string& type)
		:Exception(errmsg, id)
		, _type(type)
	{}

	virtual string what() const
	{
		string str = "HttpServerException:";
		str += _type;
		str += ":";
		str += _errmsg;

		return str;
	}

private:
	const string _type;
};

void SQLMgr()
{
	srand(time(0));
	if (rand() % 7 == 0)
	{
		throw SqlException("权限不足", 100, "select * from name = '张三'");
	}

	//throw "xxxxxx";
}

void CacheMgr()
{
	srand(time(0));
	if (rand() % 5 == 0)
	{
		throw CacheException("权限不足", 100);
	}
	else if (rand() % 6 == 0)
	{
		throw CacheException("数据不存在", 101);
	}

	SQLMgr();
}

void HttpServer()
{
	// ...
	srand(time(0));
	if (rand() % 3 == 0)
	{
		throw HttpServerException("请求资源不存在", 100, "get");
	}
	else if (rand() % 4 == 0)
	{
		throw HttpServerException("权限不足", 101, "post");
	}

	CacheMgr();
}

void ServerStart()
{
	while (1)
	{
		this_thread::sleep_for(chrono::seconds(1));

		try {
			HttpServer();
		}
		catch (const Exception& e) // 这里捕获父类对象就可以
		{
			// 多态
			cout << e.what() << endl;
		}
		//出现未知异常先别崩溃哦
		catch (...)
		{
			cout << "Unkown Exception" << endl;
		}
	}
}
int main()
{
	ServerStart();

	return 0;
}

常见异常：bad_alloc，out of range

C++封装的父类时exception.noexception就是不抛异常的意思了,避免没人知道我抛异常了.

例如:vector.push_back()申请内存失败,就会抛出异常.

异常的优点

​ \1. 异常对象定义好了，相比错误码的方式可以清晰准确的展示出错误的各种信息，甚至可以包含堆栈调用的信息，这样可以帮助更好的定位程序的bug。相比于错误码可以清晰准确的展示错误的各种信息.

​ \2. 返回错误码的传统方式有个很大的问题就是，在函数调用链中，深层的函数返回了错误，那么我们得层层返回错误，最外层才能拿到错误， 在最外层得到错误码信息。异常可以直接获取到.

​ \3. 很多的第三方库都包含异常，比如boost、gtest、gmock等等常用的库，那么我们使用它们也需要使用异常。

​ \4. 很多测试框架都使用异常gtest,gmock，这样能更好的使用单元测试等进行白盒的测试。

​ \5. 部分函数使用异常更好处理，比如构造函数没有返回值，不方便使用错误码方式处理。比如T&operator这样的函数，如果pos越界了只能使用异常或者终止程序处理，没办法通过返回值表示错误。

异常的缺点

​ \1. 异常会导致执行流乱跳，并且非常混乱，导致跟踪调试的时候很难，打断点tmd停不下来。

​ \2. 异常会有一些性能的开销。当然在现代硬件速度很快的情况下，这个影响基本忽略不计。以前返回错误码，现在的异常会返回的是对象，拷贝的过程造成资源浪费。

​ \3. C++没有垃圾回收机制，资源需要自己管理。有了异常非常容易导致内存泄漏、死锁等异常安全问题。这个需要使用RAII或者LockGuard来处理资源的管理问题。学习成本较高。

​ \4. C++标准库的异常体系定义得不好，导致大家各自定义各自的异常体系，非常的混乱。随便抛异常，不规范使得捕获异常的人很烦，最好抛派生类的对象，对接口函数的声明抛异常规范。

​ \5. 异常尽量规范使用，否则后果不堪设想，随意抛异常，外层捕获的用户苦不堪言。所以异常规范有两点：

• 一、抛出异常类型都继承自一个基类,尽量抛派生类.

• 二、函数是否抛异常、抛什么异常，都使用 func() throw();func() noexception;的方式规范化 说明清楚.