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C++ 异常

news 来源：原创 2024/9/19 21:24:43

1.C语言处理错误

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

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: 这是通过使用 throw 关键字来抛出异常。
catch: 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
{func();
}
catch (ExceptionName e1)
{// catch 块
}
catch (ExceptionName e2)
{// catch 块
}
catch (ExceptionName eN)
{// catch 块
}

异常抛出和捕获

异常的抛出和匹配原则
1. 异常是通过抛出对象，该对象的类型决定了应该匹配哪个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. 虽然捕获的匹配是完全匹配的（int只能匹配int,不能隐式转换匹配其他类型）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。

double Division(int a, int b)
{// 当b == 0时抛出异常if (b == 0)throw "Division by zero condition!";elsereturn ((double)a / (double)b);cout << "111" << endl;
}
void Func()
{int len, time;cin >> len >> time;try{cout << Division(len, time) << endl;}//匹配最近的catch (const char* errmsg){cout <<"Func:" << errmsg << endl;}//执行catch后面程序cout << "111" << endl;
}
int main()
{try {Func();}catch (const char* errmsg){cout << "main:" << errmsg << endl;}catch (...) {cout << "main:"<<"unkown exception" << endl;}//执行catch后面程序cout << "111" << 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。

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;}//先释放array再抛出异常catch (...){cout << "delete []" << array << endl;delete[] array;throw;}// ...cout << "delete []" << array << endl;delete[] array;
}
int main()
{try{Func();}catch (const char* errmsg){cout << errmsg << endl;}return 0;
}

这种问题以后，我们一般用智能指针进行解决。

异常安全

1.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。
2.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)
3.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。

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;

自定义异常体系

如果我们随便抛出异常的类型，外面必须有对应匹配的catch，那么有没有一种统一的方法接收异常。我们一般定义一个基类包含虚函数。抛异常时返回对应的派生类，在派生类中重写虚函数包含这种异常的相关信息，外面用基类接收，实现多态调用虚函数获取异常。

//基类
class Exception
{
public:Exception(const string& errmsg, int id):_errmsg(errmsg), _id(id){}virtual string what() const{return _errmsg;}
protected:string _errmsg;int _id;
};
//生成不同的派生类，包含不同的异常信息
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){this_thread::sleep_for(chrono::seconds(1));try {HttpServer();}catch (const Exception& e) // 这里捕获基类对象就可以{// 多态cout << e.what() << endl;}catch (...){cout << "Unkown Exception" << endl;}}return 0;
}

C++异常的优缺点：

C++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.

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.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。

C++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。

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.异常非常容易导致内存泄漏、死锁等异常安全问题。

4. 异常尽量规范使用，否则后果不堪设想。