C++异常

异常

0、程序一般有几种退出方式？

正常退出：运行到主函数最后一条语句（一般是return 0）
自杀：程序自己讲自己终止（exit())
它杀：其它应用程序终止了该程序

1、什么是异常？
2、C语言遇到异常是如何处理的？
3、C++异常？

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C语言传统的处理错误的方式

1. 终止程序，如assert

缺陷： 用户难以接受。如发生内存错误时，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标准库中的setjmp和longjmp组合（了解一下）

好处：

1.可以实现长跳转
2.可以将正常代码与错误处理代码分离开

setjmp实现

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1;
#include 
#include
using namespace std;
jmp_buf g_buff;
void Test()
{
	FILE* pf = fopen("123.txt", "rb");
	if (nullptr == pf)
	{
		longjmp(g_buff, 1);
	}
	fclose(pf);
}
void Test2()
{
	int *p = (int *)malloc(0xffffffff);
	if (nullptr == p)
	{
		longjmp(g_buff, 1);
	}
}
int main() 
{
	int istate = setjmp(g_buff);
	if (istate==0)
	{
		//正常代码
		Test();
		Test2();
	}
	else
	{
		//错误流程代码
		switch (istate)
		{
		case 1:
			cout << "打开文件失败" << endl;
			break;
		case 2:
			cout << "申请空间失败" << endl;
			break;
		}
	}
	return 0;
}

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C++异常概念

异常是一种错误处理的方式，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throw关键字来完成的
• catch： 在您想要处理的地方，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

try
{
    //保护的代码
}
catch (错误类型
{
}
catch (int/char/string~~~~~)
····························
catch(...)：万能捕获，任意类型的异常都可以捕获到
      1、异常的重新抛出
      2、放在主函数中最后位置，对代码中抛出的异常进行最后的拦截

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异常的使用

异常的抛出和捕获

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。

栈展开过程如下：

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，则处理。
2. 没有则退出当前函数栈，继续在调用函数的栈中进行查找，不断重复上述过程，若到达main函数的栈，依旧没有匹配的，则终止程序

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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露==（内存泄露、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，关于RAII我们智能指针这节进行讲解。

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异常规范

函数原型后跟throw（该函数抛出异常的类型）

void TestFunc()throw(int)
{
        throw 1;
}

//该函数一定不会抛出异常
void TestFunc2()throw()
{
        throw 1.0;
}

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。

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自定义异常体系

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

class MyException : public exception
{
public:
    MyException() : message("Error."){}
    MyException(string str) : message("Error : " + str) {}
    ~MyException() throw () {
    }

    virtual const char* what() const throw () {
        return message.c_str();
    }

private:
    string message;
};

int main()
{
    try
    {
        throw MyException();
    }
    catch(MyException& e)
    {
        std::cout << e.what() << std::flush;
    }
    catch(std::exception& e)
    {
        //其他的错误
    }
}

C++标准库的异常体系

C++ 提供了一系列标准的异常，定义在类中，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：

下表是对上面层次结构中出现的每个异常的说明：

异常	描述
std::exception	该异常是所有标准 C++ 异常的父类。
std::bad_alloc	该异常可以通过 new 抛出。
std::bad_cast	该异常可以通过 dynamic_cast 抛出。
std::bad_exception	这在处理 C++ 程序中无法预期的异常时非常有用。
std::bad_typeid	该异常可以通过 typeid 抛出。
std::logic_erro	理论上可以通过读取代码来检测到的异常。
std::domain_error	当使用了一个无效的数学域时，会抛出该异常。
std::invalid_argument	当使用了无效的参数时，会抛出该异常。
std::length_error	当创建了太长的 std::string 时，会抛出该异常。
std::out_of_range	该异常可以通过方法抛出，例如 std::vector 和 std::bitset<>::operator。
std::runtime_error	理论上不可以通过读取代码来检测到的异常。
std::overflow_error	当发生数学上溢时，会抛出该异常。
std::range_error	当尝试存储超出范围的值时，会抛出该异常。
std::underflow_error	当发生数学下溢时，会抛出该异常。

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C++异常的优缺点

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。
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，具体看下面的详细解释。
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，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();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。另外OO的语言基本都是用异常处理 错误，这也可以看出这是大势所趋。