【C++】异常
目录
1.C语言传统的处理错误的方式
2. C++异常概念
3.异常的抛出和捕获
4.异常的重新抛出
5.异常安全
6.自定义异常体系
7.异常规范
8.C++标准库的异常体系
1.C语言传统的处理错误的方式
传统的错误处理机制：
1. 终止程序，如 assert ，发生内存错误，除 0 错误时就会终止程序。
缺陷：对于assert来说，它只在debug模式下有效，在release模式下会失效。并且只要出现错误整个程序直接终止，明显会让用户难以接受。如：使用微信发信息，因为网络原因信息没发出去，这时直接将微信终止，推出。
2. 返回错误码 ，
缺陷：错误码就是一个数字，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。有时就算找到错误码的信息，也不好看错误信息。
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。
因此C++祖师爷为弥补C语言对于错误处理的缺点，在C++设立了异常来处理。
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。（可以抛任意类型的对象)。这个对象的类型决定着激活那段catch代码。catch: 在你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 块中的代码为你认为可能发生异常，当它接收到块中的异常时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。使用 try/catch 语句的语法如下所示：
try
{
// 保护的标识代码
}catch( ExceptionName e1 )
{
// catch 块
}catch( ExceptionName e2 )
{
// catch 块
}catch( ExceptionName eN )
{
// catch 块
}举例：
#include
using namespace std;
double Division(int len, int time)
{
if (time == 0)
{
throw"除0错误";
cout << "Division()" << endl;
}
else
{
return (double)len / time;
}
}
int main()
{
try
{
cin>>len< 这里Division函数是计算商的，用当除数为0时，直接用throw抛出异常，然后用try/cathc捕获。这里要想被捕获到，首先抛出异常的代码段必须要在try块中，这段代码也被称作保护代码。同时一旦throw，会直接跳到catch位置，后面的代码不会被执行。
3.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。
如果你在throw时抛出一个字符串，但是在catch捕获异常时的参数却写的是一个整数那么这个抛出异常就不会去匹配这个catch。
2.try可以嵌套多层
try和catch不仅仅可以在一个作用域使用，还可以在最外层try，然后嵌套多层函数，在最里面的函数throw！
void a()
{
throw "出错误";
cout << "a" << endl;
}
void b()
{
a();
cout << "b" << endl;
}
void c()
{
b();
cout << "c" << endl;
}
int main()
{
try
{
c();
cout<<"c"<注：我们知道程序是按照顺序结构执行，在执行到C函数时，已经创建了C函数，b函数，a函数，main函数的栈帧。这里我们抛出异常是在C函数里，直接跳到了main函数里捕获。因此这里在main函数捕获异常之前，c，b，a函数的栈已经被销毁了。同时，因为还未执行c，b，a函数的打印其函数栈帧便被销毁，因此也不会执行。同时这里也不会执行try块里的cout。但是在catch之后的代码可以执行。
3.throw和catch遵循就近原则
这里若在a，b，c函数里都写了try/catch，这时在c函数里抛出异常会优先与里抛出异常近的try/catch进行匹配，若没有一个catch匹配，那么就会按照函数栈帧依次寻找try/catch进行匹配。若在main函数里还是没有匹配的catch，那么就会中断程序。
注：这里要注意同一try/catch里可以有多个catch，但是每个catch的对象不能是同一类型，否则会报错。
4.catch(...)可以捕获任意类型的异常
在公司写大工程时，会和很多同事合作写代码，大家都会抛出异常，但是你不能确定是不是所有人抛出的类型你都有相应的catch可以接受，若抛出一个异常没有被捕获就会直接报错终端程序，所以C++为了解决接受一些你不知到类型的异常，采用了这种形式来兜底。
#include
using namespace std;
double Division(int len, int time)
{
if (time == 0)
{
throw"除0错误";
cout << "Division()" << endl;
}
else
{
return (double)len / time;
}
}
void func()
{
int len, time;
cin >> len >> time;
cout << Division(len, time) << endl;
cout << " 6666" << endl;
}
int main()
{
try
{
func();
}
//catch (const char* str)
//{
// cout << str << endl;
//}
catch (...)
{
cout << "未知类型的错误" << endl;
}
//catch (const char* str)
//{
// cout << str << endl;
//}
return 0;
}
注：这里当有catch(具体的接受类型对象)与catch(...)一起出现时，catch(具体的接受类型对象)必须要在catch(...)前面否则或报错，同时会优先于catch前者匹配。
5，基类可以接受抛出的子类对象
抛出和捕获有匹配对象类型时有一个特例：抛出子类对象，可以用父类对象捕获，这个在实际场景中非常的实用，在后面会详谈。
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。
举例：
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;//向外层重新抛异常
}
// ...
cout << "delete []" << array << endl;
delete[] array;
}
int main()
{
try
{
Func();
}
catch (const char* errmsg)
{
cout << errmsg << endl;
}
return 0;
}
Func()函数申请了一段堆区资源，如果Division()函数抛出异常，不在Func()里捕获的话，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释放，造成内存泄漏。所以要在Func()函数中对Division()的异常进行捕获，这里我们的目的并不是处理异常，目的是释放堆区空间，达成目的后要向外层重新抛出异常。
这里也说明了异常的出现，会导致程序执行流变得混乱，类似C语言的goto语句乱跳，所以在我们使用异常时要保证异常安全。
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，关于 RAII我们智能指针进行详谈。
6.自定义异常体系
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
#include
#include
using namespace std;
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();
}
int main()
{
while (1)
{
Sleep(500);
try {
HttpServer();
}
catch (const Exception& e) // 这里捕获父类对象就可以
{
/* int n = 10;
while(e._erid == 3 && n--)
{
// 重试
Seed
}*/
// 多态
cout << e.what() << endl;
}
catch (...)
{
cout << "Unkown Exception" << endl;
}
}
return 0;
}
抛出的是子类对象，捕获的是父类对象。如果异常被catch(...)捕获，说明有人没有按照规定抛出异常子类对象。
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;//如果这个类明明会抛异常，你还加上noexcept,编译器会崩溃的
thread (thread&& x) noexcept;
对于前三个代码的异常规范，即使你不遵守，程序也可以正常跑起来。但是第四个，一旦加上了noexception就必须遵循规则：不能抛异常。
8.C++标准库的异常体系
C++标准库提供了exception类的异常体系。可以继承exception类实现自己的异常体系，不过exception类不够直观。
int main()
{
try {
vector v(10, 5);
// 这里如果系统内存不够也会抛异常
v.reserve(1000000000);
// 这里越界会抛异常
v.at(10) = 100;
}
catch (const exception& e) // 这里捕获父类对象就可以
{
cout << e.what() << endl;
}
catch (...)
{
cout << "Unkown Exception" << endl;
}
return 0;
} 9.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，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. 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。
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。