C++ 异常详解
目录
前言
1、C语言传统的处理错误的方式
2、C++异常概念
3、异常的使用
4、异常的安全与规范
5、异常体系
6、异常的优缺点
总结
前言
在c语言中我们只能使用传统的返回错误码方式来处理错误，有时候会很不方便。所以在c++中增加了异常这一特性。
1、C语言传统的处理错误的方式
传统的错误处理机制：
- 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。
- 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。
2、C++异常概念
异常是一种处理错误的方式，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。
我们一般把异常定义成一个类，里面存放了异常编号和异常描述。并且提供了两个接口来获得编号和描述。
class MyExcetion
{
public:
MyExcetion(int errid, const char* errmsg)
:_errid(errid)
, _errmsg(errmsg)
{}
int GetErrId() const
{
return _errid;
}
const string& what() const
{
return _errmsg;
}
private:
int _errid;
string _errmsg;
// ...
};3、异常的使用
（1）先用throw抛出异常，再用tyr和catch捕获，通常抛出多少异常就要进行多少次捕获。除了作用域e就销毁了，所以本质上捕获到的是一个临时变量。这个拷贝的临时对象会在被catch以后销毁。
void f1()
{
int i, j;
cin >> i >> j;
if (j == 0)
{
//throw MyExcetion(1, "除零错误");
MyExcetion e(1, "除零错误");
throw e;
}
cout << i / j << endl;
}
int main()
{
try
{
f1();
}
catch (const MyExcetion& e)
{
cout << "错误描述：" << e.what() << endl;
}
return 0;
}（2）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。由于有时候会有我们没有预测到的异常发生，不能判断是什么类型，所以我们一般会在函数中加一个任意类型的异常捕获，防止程序崩溃。
int main()
{
try
{
f1();
char* p = new char[0x7fffffff];
}
catch (const MyExcetion& e)
{
cout << "错误描述：" << e.what() << endl;
}
catch (...) // 任意类型的异常
{
cout << "未知异常" << endl;
}
return 0;
}（3） 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。
（4）异常的重新抛出：有可能单个的catch不能完全处理一个异常，在进行一些校正处理以后，希望再交给更外层的调用链函数来处理，catch则可以通过重新抛出将异常传递给更上层的函数进行处理。
double Division(int a, int b)
{
// 当b == 0时抛出异常
if (b == 0)
{
throw "Division by zero condition!";
}
return (double)a / (double)b;
}
void Func()
{
// 这里可以看到如果发生除0错误抛出异常，另外下面的array没有得到释放。
// 所以这里捕获异常后并不处理异常，异常还是交给外面处理，这里捕获了再
// 重新抛出去。
int* array = new int[10];
try {
int len, time;
cin >> len >> time;
cout << Division(len, time) << endl;
}
catch (...)
{
cout << "delete []" << array << endl;
delete[] array;
throw;
}
}4、异常的安全与规范
异常安全
- 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。
- 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，通常通过智能指针来解决。
异常规范
为了方便异常管理，c++委员会制定了异常规范：
- 异常规格说明的目的是为了让函数使用者知道该函数可能抛出的异常有哪些。 可以在函数的后面接throw(类型)，列出这个函数可能抛掷的所有异常类型。
- 函数的后面接throw()，表示函数不抛异常。
- 若无异常接口声明，则此函数可以抛掷任何类型的异常。
// 这里表示这个函数会抛出A/B/C/D中的某种类型的异常
void fun() throw(A，B，C，D);
// 这里表示这个函数只会抛出bad_alloc的异常
void* operator new (std::size_t size) throw (std::bad_alloc);
// 这里表示这个函数不会抛出异常
void* operator delete (std::size_t size, void* ptr) throw();
// C++11 中新增的noexcept，表示不会抛异常
thread() noexcept;
thread (thread&& x) noexcept;但异常规范往往是一厢情愿的，很多人嫌麻烦并不会遵守这个规定。为了兼容之前的版本，c++编译器不能强制要求添加异常规范，否则会导致之前的很多代码编不过。所以遵守异常规范往往靠自觉。
5、异常体系
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。实际使用中很多公司都会自定义自己的异常体系进行规范的异常管理，因为一个项目中如果大家随意抛异常，那么外层的调用者基本就没办法玩了，所以实际中都会定义一套继承的规范体系。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
C++标准库的异常体系：
C++ 提供了一系列标准的异常，定义在 中，我们可以在程序中使用这些标准的异常。它们是以父
子类层次结构组织起来的，如下所示：
6、异常的优缺点
C++异常的优点：
- 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。
- c语言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。如果是异常体系则不需要，会直接跳到catch捕获的地方。
- 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。
C++异常的缺点：
- 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。
- 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。
- 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();的方式规范化。
总结：异常总体而言，利大于弊，所以工程中我们还是鼓励使用异常的。
总结
本文主要简单介绍了异常的使用，希望能给大家带来帮助。江湖路远，来日方长，我们下次见。