【C++】异常

个人主页：平凡的小苏
学习格言：命运给你一个低的起点，是想看你精彩的翻盘，而不是让你自甘堕落，脚下的路虽然难走，但我还能走，比起向阳而生，我更想尝试逆风翻盘。
C++专栏：C++内功修炼基地
> 家人们更新不易，你们的点赞和⭐关注⭐真的对我真重要，各位路 过的友友麻烦多多点赞关注。 欢迎你们的私信提问，感谢你们的转发！ 关注我，关注我，关注我，你们将会看到更多的优质内容！！

一、异常

1、C语言处理错误机制

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

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++异常机制

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。

3.异常的重新抛出

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 (...)//s出作用域销毁，捕获的是s的拷贝
	{
		cout << "delete []" << array << endl;
		delete[] array;
		throw;//向外层重新抛出异常
	}
	// ...
	cout << "delete []" << array << endl;
	delete[] array;
}
int main()
{
	try
	{
		Func();
	}
	catch (const char* errmsg)
	{
        //统一记录日志
		cout << errmsg << endl;
	}
    catch(...)
    {
        cout<<"未知异常"<<endl;
    }
	return 0;
}

Func()函数申请了一段堆区资源，如果Division()函数抛出除零异常，Func()不捕获的话，执行流将会直接到达main函数的catch中，导致Func()函数申请的堆区资源没有被释放，内存泄漏。所以要在Func()函数中对Division()的异常进行捕获，这里并不处理异常，目的是释放堆区资源，达成目的后将向外层重新抛出该异常。

4.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。

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。

5、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；(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。

6、常用异常体系

如果项目中大家随意抛出异常，将很难分析异常，所以会有一套统一的异常的继承体系，每一个程序员抛出的都是子类对象，子类对象重写了what虚函数，通过捕获父类对象的引用完成多态行为，不同的子类打印该自身的异常信息。

#include 
using namespace std;
#include 
// 服务器开发中通常使用的异常继承体系
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)//调用父类的构造
		, _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();
}
int main()
{
	while (1)
	{
		Sleep(200);
		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;
}

抛出的是子类对象，捕获的是父类的引用。如果异常被catch(…)捕获，说明有人没有按规定抛出子类对象。

7、异常规范

1. 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。

2. 函数的后面接throw()，表示函数不抛异常。

3. 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;

二、异常的优缺点

1、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）

2、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。