C++异常处理机制详解
異常處理是一種允許兩個獨立開發(fā)的程序組件在程序執(zhí)行期間遇到程序不正常的情況(異常exception)時相互通信的機制。本文總結了19個C++異常處理中的常見問題，基本涵蓋了一般C++程序開發(fā)所需的關于異常處理部分的細節(jié)。
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1. throw可以拋出哪些種類的異常對象？如何捕獲？
1）異常對象通常是一個class對象， 通常用以下代碼拋出：
// 調(diào)用的類的構造函數(shù)
throw popOnEmpty();
但是throw 表達式也可以拋出任何類型的對象, 例如(雖然很不常見)在下面的代碼例子中，函數(shù)mathFunc()拋出一個枚舉類型的異常對象
enum EHstate { noErr, zeroOp, negativeOp, severeError };
int mathFunc( int i )
{
??? if ( i == 0 )
??? throw zeroOp; // 枚舉類型的異常
}
2）拋出異常的語句或其調(diào)用函數(shù)要在try塊中才能被捕獲。
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2. catch子句的語法
一個catch 子句由三部分構成：
1）關鍵字catch
2）異常聲明，在括號中的單個類型或單個對象聲明被（稱作異常聲明，exception declaration）
3）復合語句中的一組語句。
// stackExcp.h
class popOnEmpty { };
class popOnFull { };
catch ( pushOnFull )
{
??? cerr << "trying to push a value on a full stack\n";
??? return errorCode88;
}
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3. 異常聲明可以只是一個類型聲明而不是對象聲明嗎？
catch 子句的異常聲明可以是一個類型聲明或一個對象聲明。當我們要獲得throw 表達式的值或者要操縱throw 表達式所創(chuàng)建的異常對象時，我們應該聲明一個對象。
catch ( pushOnFull eObj )
{
??? cerr << "trying to push the value " << eObj.value() << " on a full stack\n";
}
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4. 異常聲明中異常對象的拷貝過程？
catch 子句異常聲明的行為特別像參數(shù)聲明。同理，也可以分出按值傳遞和引用傳遞（指針）。通常采用的是引用傳遞。
例1：按值傳遞。當進入catch 子句時，如果異常聲明聲明了一個對象，則用該異常對象的拷貝初始化這個對象。例中對象eObj 是用異常對象的值來初始化的，會調(diào)用拷貝構造函數(shù)。
void calculate( int op ) {
try {
mathFunc( op );
}
catch (pushOnFull eObj ) {
// eObj 是被拋出的異常對象的拷貝
}
}
例2：引用傳遞。catch子句可以直接引用由throw 表達式創(chuàng)建的異常對象，而不是創(chuàng)建一個局部拷貝。可以防止不必要地拷貝大型類對象。
void calculate( int op ) {
try {
mathFunc( op );
}
catch (pushOnFull &eObj ) {
// eObj 引用了被拋出的異常對象
}
}
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5. 異常處理的棧展開過程是什么？
在查找用來處理被拋出異常的catch 子句時，因為異常而退出復合語句和函數(shù)定義，這個過程被稱作棧展開(stack unwinding)。隨著棧的展開，在退出的復合語句和函數(shù)定義中聲明的局部變量的生命期也結束了。C++保證，隨著棧的展開，盡管局部類對象的生命期是因為拋出異常而被結束，但是這些局部類對象的析構函數(shù)也會被調(diào)用。
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6. 異常拋出沒有在try塊中或拋出的異常沒有對應的catch語句來捕捉，結果如何？
異常不能夠保持在未被處理的狀態(tài)，異常對于一個程序非常重要，它表示程序不能夠繼續(xù)正常執(zhí)行。如果沒有找到處理代碼，程序就調(diào)用C++標準庫中定義的函數(shù)terminate()。terminate()的缺省行為是調(diào)用abort() ，指示從程序非正常退出。
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7.為什么要重新拋出異常？怎么寫？
在異常處理過程中也可能存在“單個catch 子句不能完全處理異常”的情況。在對異常對象進行修改或增加某些信息之后，catch 子句可能決定該異常必須由函數(shù)調(diào)用鏈中更上級的函數(shù)來處理。表達式的形式為：throw;
例子如下：
try
????? ??{
??????????? entryDescr->checkMandatoryData(beModel_);
??????? }
??????? catch (CatchableOAMexception & error) // 只能用引用聲明
??????? {
??????????? vector<string> paramList;
??????????? paramList.push_back(currentDn);
??????????? error.addFrameToEnd(6,paramList);? // 修改異常對象
??????????? throw;? //重新拋出異常, 并由另一個catch 子句來處理
??????? }
注意1：被重新拋出的異常就是原來的異常對象，所以異常聲明一定要用引用。
注意2：在catch 語句里也可以拋出其它
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8. 怎么捕捉全部異常或未知異常？
可以用catch ( ... ) { } 。
作用在于：1. 可以釋放在前面獲得的資源(如動態(tài)內(nèi)存)，因為異常退出，這些資源為釋放。2. 捕獲其余類型的未知異常。
catch 子句被檢查的順序與它們在try 塊之后出現(xiàn)的順序相同。一旦找到了一個匹配，則后續(xù)的catch 子句將不再檢查。這意味著如果catch(...)與其他catch 子句聯(lián)合使用，它必須總是被放在異常處理代碼表的最后，否則就會產(chǎn)生一個編譯時刻錯誤。例子如下：
catch ( pushOnFull ) {}
catch ( popOnEmpty ) { }
catch (...) { } // 必須是最后一個catch 子句
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9. 為什么 catch 子句的異常聲明通常被聲明為引用？
1）可以避免由異常對象到 catch 子句中的對象的拷貝，特別是對象比較大時。
2）能確保catch子句對異常對象的修改能再次拋出。
3）確保能正確地調(diào)用與異常類型相關聯(lián)的虛擬函數(shù)，避免對象切割。
具體參見4，7，17。
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10. 異常對象的生命周期？
產(chǎn)生：throw className()時產(chǎn)生。
銷毀：該異常的最后一個catch 子句退出時銷毀
注意：因為異常可能在catch子句中被重新拋出，所以在到達最后一個處理該異常的catch 子句之前，異常對象是不能被銷毀的。
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11. const char *到char * 非法的異常類型轉(zhuǎn)換。
我們注意到下面的代碼在VC中可以正常運行（gcc不能）。
try { throw "exception";}
catch (char *) {cout << "exception catch!" <<endl;}
實際上throw的是一個const char *, catch的時候轉(zhuǎn)型成char *。這是C++對C的向下兼容。
同樣的問題存在于：
1. char *p =? “test”; // 也是一個const char * 到char *轉(zhuǎn)型。
2. void func(char* p) { printf("%s\n", p); }
??? func("abc"); // const char * 到char *
以上兩例在編譯時不警告，運行時不出錯，是存在隱患的。
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12. 異常規(guī)范（exception specification）的概念？
異常規(guī)范在函數(shù)聲明是規(guī)定了函數(shù)可以拋出且只能拋出哪些異常。空的異常規(guī)范保證函數(shù)不會拋出任何異常。如果一個函數(shù)聲明沒有指定異常規(guī)范，則該函數(shù)可以拋出任何類型的異常。
例1：函數(shù)Pop若有異常，只能拋出popOnEmpty和string類型的異常對象
void pop( int &value ) throw(popOnEmpty, string);
例2：函數(shù)no_problem()保證不會拋出任何異常
extern void no_problem() throw();
例3：函數(shù)problem()可以拋出任何類型的異常
extern void problem();
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13. 函數(shù)指針的異常規(guī)范？
我們也可以在函數(shù)指針的聲明處給出一個異常規(guī)范。例如：
void (*pf) (int) throw(string);
當帶有異常規(guī)范的函數(shù)指針被初始化或被賦值時，用作初始值或右值的指針異常規(guī)范必須與被初始化或賦值的指針異常規(guī)范一樣或更嚴格。例如：
void recoup( int, int ) throw(exceptionType);
void no_problem() throw();
void doit( int, int ) throw(string, exceptionType);
// ok: recoup() 與 pf1 的異常規(guī)范一樣嚴格
void (*pf1)( int, int ) throw(exceptionType) = &recoup;
// ok: no_problem() 比 pf2 更嚴格
void (*pf2)() throw(string) = &no_problem;
// 錯誤: doit()沒有 pf3 嚴格
void (*pf3)( int, int ) throw(string) = &doit;
注：在VC和gcc上測試失敗。
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14. 派生類中虛函數(shù)的異常規(guī)范的聲明？
基類中虛擬函數(shù)的異常規(guī)范，可以與派生類改寫的成員函數(shù)的異常規(guī)范不同。但是派生類虛擬函數(shù)的異常規(guī)范必須與基類虛擬函數(shù)的異常規(guī)范一樣或者更嚴格。
class Base {
public:
virtual double f1( double ) throw ();
virtual int f2( int ) throw ( int );
virtual string f3( ) throw ( int, string );
// ...
};
class Derived : public Base {
public:
// error: 異常規(guī)范沒有 base::f1() 的嚴格
double f1( double ) throw ( string );
// ok: 與 base::f2() 相同的異常規(guī)范
int f2( int ) throw ( int );
// ok: 派生 f3() 更嚴格
string f3( ) throw ( int );
// ...
};
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15. 被拋出的異常的類型和異常規(guī)范中指定的類型能進行類型轉(zhuǎn)換嗎？
int convert( int parm ) throw(string)
{
if ( somethingRather )
// 程序錯誤:
// convert() 不允許 const char* 型的異常
throw "help!";
}
throw 表達式拋出一個C 風格的字符串，由這個throw 表達式創(chuàng)建的異常對象的類型為const char*。通常，const char*型的表達式可以被轉(zhuǎn)換成string 類型。但是，異常規(guī)范不允許從被拋出的異常類型到異常規(guī)范指定的類型之問的轉(zhuǎn)換。
注意：
當異常規(guī)范指定一個類類型（類類型的指針）時，如果一個異常規(guī)范指定了一個類，則該函數(shù)可以拋出“從該類公有派生的類類型”的異常對象。類指針同理。
例如：
class popOnEmpty : public stackExcp { };
void stackManip() throw( stackExcp )? // 異常規(guī)范是stackExcp類型
{
??? throw stackExcp();??????????? // 與異常規(guī)范一樣
??? throw popOnEmpty ();????? // ok. 是stackExcp的派生類
}
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16. 公有基類的catch子句可以捕捉到其派生類的異常對象。
int main( ) {
try {
// 拋出pushOnFull異常
}
catch ( Excp ) {
// 處理 popOnEmpty 和 pushOnFull 異常
throw;
}
catch ( pushOnFull ) {
// 處理 pushOnFull 異常
}
}
在上例中，進入catch ( Excp )子句，重新拋出的異常任然是pushOnFull類型的異常對象，而不會是其基類對象Excp。
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17. 異常對象中怎么運用虛擬函數(shù)來完成多態(tài)？
1）異常申明是對象（不是引用或指針），類似于普通的函數(shù)調(diào)用，發(fā)生對象切割。
// 定義了虛擬函數(shù)的新類定義
class Excp {
public:
virtual void print() {
cerr << "An exception has occurred"
<< endl;
}
};
class stackExcp : public Excp { };
class pushOnFull : public stackExcp {
public:
virtual void print() {
cerr << "trying to push the value " << _value
<< " on a full stack\n";
}
// ...
};
int main( ) {
try {
// iStack::push() throws a pushOnFull exception
} catch ( Excp eObj ) {
eobj.print(); // 調(diào)用虛擬函數(shù)
// 喔! 調(diào)用基類實例
}
}
對象切割過程：eObj 以“異常對象的基類子對象Excp 的一個拷貝”作為初始值，eobj 是Excp 類型的對象，而不是pushOnFull 類型的對象。
輸出結果：
An exception has occurred
2）異常聲明是一個指針或引用
int main( ) {
try {
// iStack::push() 拋出一個 pushOnFull 異常
}
catch ( Excp &eObj ) {
eobj.print(); // 調(diào)用虛擬函數(shù) pushOnFull::print()
}
}
輸出結果：
trying to push the value 879 on a full stack
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18. function try block(函數(shù)try塊)
把整個函數(shù)體包含在一個try塊中
int main()
try {
// main() 的函數(shù)體
}
catch ( pushOnFull ) {
// ...
}
catch ( popOnEmpty ) {
// ...
}
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19. 為什么類的構造函數(shù)需要函數(shù)try塊？
如下例，普通的try塊
inline Account::無法處理成員初始化表中的異常，若serviceCharge拋出異常，則這個異常無法被捕捉到。
Account( const char* name, double opening_bal )
: _balance( opening_bal - serviceCharge() )
{
try {
_name = new char[ strlen(name)+1 ];
strcpy( _name, name );
_acct_nmbr = get_unique_acct_nmbr();
}
catch ( ...) {
// 特殊處理
// 不能捕獲來自成員初始化表的異常
}
}
改進后如下，使用函數(shù)try 塊是保證“在構造函數(shù)中捕獲所有在對象構造期間拋出的異常”的惟一解決方案。關鍵字try 應該被放在成員初始化表之前，try 塊的復合語句包圍了構造函數(shù)體。
inline Account::
Account( const char* name, double opening_bal )
try
: _balance( opening_bal - serviceCharge() )
{
_name = new char[ strlen(name)+1 ];
strcpy( _name, name );
_acct_nmbr = get_unique_acct_nmbr();
}
catch ( ... )
{
// 特殊處理
// 現(xiàn)在能夠捕獲來自 ServiceCharge() 的異常了
}
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參考文獻：
C++ Primer第三版
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的C++异常处理机制详解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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