C++——异常

目录

异常的抛出和匹配原则

代码示例

在函数调用链中异常栈展开匹配原则

new/delete资源释放问题

重新抛出

代码示例

捕获任意类型

自定义异常体系

代码示例

构造与析构的抛异常

异常的优缺点

优点

缺点

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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)
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。
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，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。

代码示例

#include

using namespace std;

double Division(int a, int b)
{
	// 当b == 0时抛出异常

	if (b == 0)
	{
		throw "Division by zero condition!";
	}
	else
	return ((double)a / (double)b);
}

void func()
{
	int len, time;
	cin >> len >> time;
	cout << Division(len, time);
}

int main()
{
	// 将可能抛出异常的代码放在try函数体里面
	try
	{
		func();
	}

	// catch的参数列表中是我们要捕捉的异常类型
	// catch(...)这个能捕获所有类型的异常
	// 只不过这样的话我们就不知道具体的异常类型了
	catch (const char* errmsg)
	{
		cout << errmsg << endl;
	}
	catch (int errid)
	{
		cout << errid << endl;
	}

	return 0;

}

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。

new/delete资源释放问题

void func()
{
	int* p1 = new int[10];
	try
	{
		int len, time;
		cin >> len >> time;
		cout << Division(len, time);
	}


	cout << "delete" << p1 << endl;
	delete[] p1;
}

解析:

可能我们在堆上开辟了空间，还没来得及销毁就调用捕捉到异常走到了catch的位置，导致内存泄漏。

重新抛出

我们可以让我们捕获到的异常再次抛出，使外层需要捕获的可以继续捕获。

代码示例

#include

using namespace std;

double Division(int a, int b)
{
	// 当b == 0时抛出异常

	if (b == 0)
	{
		throw "Division by zero condition!";
	}
	else
		return ((double)a / (double)b);
}

void func()
{
	int* p1 = new int[10];
	try
	{
		int len, time;
		cin >> len >> time;
		cout << Division(len, time);
	}
	catch (...)
	{
		cout << "delete" << p1 << endl;
		delete[] p1;
		throw;// 捕捉到什么就抛出什么
	}
	

	cout << "delete" << p1 << endl;
	delete[] p1;
}

int main()
{
	// 将可能抛出异常的代码放在try函数体里面
	try
	{
		func();
	}

	// catch的参数列表中是我们要捕捉的异常类型
	// catch(...)这个能捕获所有类型的异常
	// 只不过这样的话我们就不知道具体的异常类型了
	catch (const char* errmsg)
	{
		cout << errmsg << endl;
	}
	catch (int errid)
	{
		cout << errid << endl;
	}


	return 0;

}

解析：

当我们捕获到b==0的时候，抛出异常时被func中的catch优先捕获，因为他们之间距离最近。

这次捕获也解决了new/delete开辟空间没释放的情况，因为我们可以在这次捕获中进行资源的释放，然后再次抛出，那样的话外层函数(main函数)就可以再次捕获并打印错误信息。

捕获任意类型

catch(...)
{}  这种写法可以捕获任意类型的变量，只不过这样的话我们就无法确定捕获的具体类型 。 
throw; //这种可以抛出任意类型，捕获到什么就抛出什么。

如果出现了该类型的异常时，我们没有写对应的异常捕获类型，那么程序就会终止，这种情况是很危险的。
就好比我们的王者荣耀在使用的过程中，一出现异常就闪退。那体验感不是及其差劲，因此我们可以最后再写一个 catch(...)
{
      cout<<"未知异常"< }

自定义异常体系

代码示例

#include 
#include
#include 



using namespace std;

// 服务器开发中通常使用的异常继承体系
class Exception // 基类
{
public:
	Exception(const string& errmsg, int id)
		:_errmsg(errmsg)
		, _id(id)
	{}
	virtual string what() const
	{
		return _errmsg;
	}
protected:
	string _errmsg;
	int _id;
};

//数据库异常类 继承Exception
class SqlException : public Exception
{
public:
	SqlException(const string& errmsg, int id, const string& sql)
		:Exception(errmsg, id)//调用父类的构造
		, _sql(sql)
	{}
	// 重写父类中的what成员方法
	virtual string what() const
	{
		string str = "SqlException:";
		str += _errmsg;
		str += "->";
		str += _sql;
		return str;
	}
private:
	const string _sql;
};

//缓存异常类
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();
}
int main()
{
	while (1)
	{
		Sleep(1000);
		try 
		{
			HttpServer();
		}
		catch (const Exception& e) // 这里捕获父类对象引用就可以
		{
			// 多态
			cout << e.what() << endl;
		}
		catch (...)
		{
			cout << "Unkown Exception" << endl;
		}
	}
	return 0;
}

构造与析构的抛异常

构造函数和析构函数中不要抛异常

构造函数：

可能初始化不完全。

析构函数：

可能释放资源不完全。

异常的优缺点

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。

        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。

        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. 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。（返回值T类型和错误码冲突，无法分辨是错误码还是T类型的数字）

缺点

        1、异常会导致程序的执行流乱跳，并且非常的混乱，并且是运行时出错抛异常就会乱跳。这会导致我们跟踪调试时以及分析程序时，比较困难。

        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。

        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。

        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。二、函数是否抛异常、抛什么异常，都使用 func()throw(A,B,C)和noexcept的方式规范化。