目錄

• C語言傳統的錯誤處理方法
• 異常的概念
• 異常的匹配規則
• 異常安全
• 異常規范
• 異常體系
• • C++標準庫的異常體系
  • 自定義異常體系

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C語言傳統的錯誤處理方法

在C語言中，因為沒有異常這個機制，所以出現錯誤時一般都是以下方式解決

終止程序，例如斷言assert，當出現錯誤時，就會調用一個exit()或者abort()終止程序。
缺點：直接終止程序，而問題并沒有得到處理，用戶使用效果差

錯誤碼，例如大部分系統接口的正確返回0，錯誤返回1，而原本需要返回的數值一般放在參數中。也有一些是用全局變量errno來標記錯誤。
缺點：需要自己去查錯誤碼來定位錯誤，而返回錯誤碼當出現大量函數嵌套，一層一層返回錯誤碼時處理就會非常麻煩。

保存上下文數據，例如setjmp,longjmp。當出現問題時恢復上下文數據，
缺點：規避了問題，但是問題還是沒有得到處理，并且效率不高。

在C語言和C++早期沒有引入異常時，大部分錯誤都是使用錯誤碼和終止程序來解決的。然而這些方法都存在著明顯的缺陷和限制，對于一門現代的語言來說，是無法接受的。

所以C++即引入了一套異常處理機制。

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異常的概念

異常是一種處理錯誤的方式，當一個函數發現自己無法處理的錯誤時就可以拋出異常，讓函數的直接或間接
的調用者處理這個錯誤

• throw: 當問題出現時，程序會拋出一個異常。這是通過使用 throw 關鍵字來完成的。

• catch:在您想要處理問題的地方，通過異常處理程序捕獲異常。catch 關鍵字用于捕獲異常。

• try: try塊中的代碼標識將被激活的特定異常。它后面通常跟著一個或多個 catch 塊。

• 如果有一個塊拋出一個異常，捕獲異常的方法會使用 try 和 catch 關鍵字。try 塊中放置可能拋出異常的代碼，try
  塊中的代碼被稱為保護代碼。

throw即拋出異常，語句中的操作數即為異常的類型（可為表達式）。

void func(int x, int y) {if (y == 0){throw string("除零異常");}cout << x / y << endl; }

例如上面的即說明當y=0時，拋出String類型的異常。

throw也可以用作異常規范說明符，括號中的為可能拋出的異常類型

void func() throw(string);

而如果不拋出異常，則直接給一個空括號即可（C++11引入關鍵字noexcept，效果一樣）

void* operator new (std::size_t size, void* ptr) throw(); void* operator new (std::size_t size, void* ptr) noexcept; //c++11引入

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try catch語句即為捕獲異常，try展開捕獲，catch()則根據括號中的類型來捕獲對應的異常

例如：

try {//需要捕獲的執行函數 } catch (//捕獲的異常類型) {//捕獲后的處理方法 } catch(...) //...代表捕獲任意類型異常

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異常的匹配規則

異常是通過拋出對象而引發的，該對象的類型決定了應該激活哪個catch的處理代碼。

被選中的處理代碼是調用鏈中與該對象類型匹配且離拋出異常位置最近的那一個。

拋出異常對象后，會生成一個異常對象的拷貝，因為拋出的異常對象可能是一個臨時對象，所以會生成
一個拷貝對象，這個拷貝的臨時對象會在被catch以后銷毀。（這里的處理類似于函數的傳值返回）

catch(…)可以捕獲任意類型的異常

實際中拋出和捕獲的匹配原則有個例外，并不都是類型完全匹配，可以拋出的派生類對象，使用基類捕
獲
在函數調用鏈中異常棧展開匹配原則

首先檢查throw本身是否在try塊內部，接著再查找匹配的catch語句。如果有匹配的，則跳到catch
的地方進行處理。

沒有匹配的catch則退出當前函數棧，繼續在調用函數的棧中進行查找匹配的catch。

如果到達main函數的棧，依舊沒有匹配的，則終止程序。（上述這個沿著調用鏈查找匹配的catch子句的
過程稱為棧展開。所以實際中我們最后都要加一個catch(…)捕獲任意類型的異常，否則當有異常沒捕
獲，程序就會直接終止）

找到匹配的catch子句并處理以后，會繼續沿著catch子句后面繼續執行。

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異常安全

從前面可以看到，一旦發生了拋出了異常，就會直接跳轉到捕獲的位置，而沒有執行原來的后續語句，這就導致了可能會因為異常發生內存泄漏、死鎖等問題。而這種由異常導致的問題，也被稱為異常安全問題。

通常發生在我們創建了某個空間或者描述符，還沒關閉就因為異常而跳轉出去，例如下面。

void func(int x, int y) {//arr沒有意義，只是用來舉個例子int* arr = new int[10];if (y == 0){throw string("除零異常");}cout << x / y << endl;delete[] arr; }int main() {try{func(4, 0);}catch (const string& e){cout << e << endl;}return 0; }

當發生異常時，還沒來得及delete掉剛申請的空間，就直接跳轉到了main函數的捕獲位置，這就導致了arr沒有被釋放，這是一種很常見的問題。

可以通過RAII和異常的重新拋出來解決這個問題。

異常的重新拋出：有可能單個的catch不能完全處理一個異常，在進行一些校正處理以后，希望再交給更外層的調用鏈函數來處理，catch則可以通過重新拋出將異常傳遞給更上層的函數進行處理

void func(int x, int y) {//arr沒有意義，只是用來舉個例子int* arr = new int[10];try{if (y == 0){throw string("除零異常");}cout << x / y << endl;}catch (...){delete[] arr;throw;}delete[] arr; }int main() {try{func(4, 0);}catch (const string& e){cout << e << endl;}return 0; }

這里直接將異常捕獲，然后釋放空間，再將異常重新拋出給外面處理，這樣就沒有發生內存泄漏。
但是可以看得出來，這種方法很麻煩，所以C++通常會使用RAII來解決這個問題。

• 構造函數完成對象的構造和初始化，最好不要在構造函數中拋出異常，否則可能導致對象不完整或沒有 完全初始化
• 析構函數主要完成資源的清理，最好不要在析構函數內拋出異常，否則可能導致資源泄漏(內存泄漏、句 柄未關閉等)
• C++中異常經常會導致資源泄漏的問題，比如在new和delete中拋出了異常，導致內存泄漏，在lock和 unlock之間拋出了異常導致死鎖

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異常規范

從上面可以看到，隨意拋出異常可能會引發風險，即使有所控制的拋出，其他的使用者可能會因為不了解這個函數會拋出什么異常，從而不方便處理。所以通常需要對異常進行規范，說明該函數會拋出的異常的類型，讓其他人方便處理。

異常規范說明的目的是為了讓函數使用者知道該函數可能拋出的異常有哪些。 可以在函數的后面接 throw(類型)，列出這個函數可能拋擲的所有異常類型。

函數的后面接throw()，表示函數不拋異常。

若無異常接口聲明，則此函數可以拋擲任何類型的異常。

// 這里表示這個函數會拋出A/B/C/D中的某種類型的異常 void fun() throw(A，B，C，D);// 這里表示這個函數只會拋出bad_alloc的異常 void* operator new (std::size_t size) throw (std::bad_alloc);// 這里表示這個函數不會拋出異常 void* operator new (std::size_t size, void* ptr) throw(); void* operator new (std::size_t size, void* ptr) noexcept; //c++11引入

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異常體系

C++標準庫的異常體系

C++ 提供了一系列標準的異常，定義在 <exception>中，我們可以在程序中使用這些標準的異常。它們是以父子類層次結 構組織起來的，如下所示：

std::exception 該異常是所有標準 C++ 異常的父類。
std::bad_alloc 該異常可以通過 new 拋出。
std::bad_cast 該異常可以通過 dynamic_cast 拋出。
std::bad_exception 這在處理 C++ 程序中無法預期的異常時非常有用。
std::bad_typeid 該異常可以通過 typeid 拋出。
std::logic_error 理論上可以通過讀取代碼來檢測到的異常。
std::domain_error 當使用了一個無效的數學域時，會拋出該異常。
std::invalid_argument 當使用了無效的參數時，會拋出該異常。
std::length_error 當創建了太長的 std::string 時，會拋出該異常。
std::out_of_range 該異常可以通過方法拋出，例如 std::vector 和 std::bitset<>::operator。
std::runtime_error 理論上不可以通過讀取代碼來檢測到的異常。
std::overflow_error 當發生數學上溢時，會拋出該異常。
std::range_error 當嘗試存儲超出范圍的值時，會拋出該異常。
std::underflow_error 當發生數學下溢時，會拋出該異常。

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自定義異常體系

從上面可以看到，C++標準庫的異常處理體系其實不是很完善，很多常見的錯誤都沒有進行處理，并且在我們具體使用中，還可能會根據使用的情景、環境不同，出現更多樣的異常，所以通常針對這種情況，我們會自定義一套自己的異常體系進行規范的異常管理。通過繼承基類對象，來實現更多的異常。拋出時拋出一個派生類，用基類來捕獲即可。

例如：

class Exception { public: //純虛函數，異常的描述信息virtual string what() = 0;protected:string _errmsg;//錯誤信息size_t _id;//錯誤碼stack<string> _st;//函數調用棧// ... };class SqlException : public Exception {};class SocketException : public Exception {};class TCPServerException : public Exception {};int main() {try {//拋出派生類對象}catch (const Exception& e) // 捕獲父類對象{}catch (...){cout << "Unkown Exception" << endl;}return 0; }

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的C++ 面向对象（三）异常 ：异常概念、异常的匹配规则、异常安全、异常体系的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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