C++ 异常处理

Posted 2022-02-26 qnbk

异常处理

• C语言处理错误的方式
• C++异常
• 异常的使用
• • 异常的抛出和捕获
  • **异常的抛出和匹配原则**
  • • 异常安全
    • 异常规范
    • 自定义异常体系
    • 异常的优缺点
    • • C++异常的优点：
      • C++异常的缺点：

C语言处理错误的方式

• 1、终止程序：如：assert
• 2、返回错误码：缺陷：需要自己查找对应的错误
• 3、C标准库中setjmp和longjmp组合

C++异常

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。异常对象可以是任意类型，对象包含各种信息，看程序员如何定义这个异常类型
• catch: 在要处理问题的地方，通过异常处理程序捕获异常，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。

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。

int main()

	try
	
		char* p = new char[0x7fffffff];
		/*if (p == nullptr)
		
			cout << "new false" << endl;
		*/
	
	catch (const exception& e)
	
		cout << e.what() << endl;
	
	return 0;

void f1()

	double i, j;
	cin >> i >> j;
	if (j == 0)
	
		throw 1;
	
	cout << i / j << endl;

int main()

	try
	
		f1();
	
	catch (int error)
	
		cout << "错误码: " << error << endl;
	
	f1();
	return 0;

void f1()

	double i, j;
	cin >> i >> j;
	if (j == 0)
	
		throw string("除0错误");
	
	cout << i / j << endl;

int main()

	try
	
		f1();
	
	catch (int error)
	
		cout << "错误码: " << error << endl;
	
	catch (const string& s)
	
		cout << s << endl;
	
	f1();
	return 0;

异常的使用

异常的抛出和捕获

异常的抛出和匹配原则

• 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。如果没有捕获或没有匹配类型的捕获，程序将终止报错
• 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。
• 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）
• 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。
• 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，

class myExcetion

public:
	myExcetion(int errid, const char* errmsg)
		:_errid(errid)
		, _errmsg(errmsg)
	
	int Geterrid()const
	
		return _errid;
	
	const string& what()const
	
		return _errmsg;
	
private:
	int _errid;
	string _errmsg;
	//...
;
void f1()

	double i, j;
	cin >> i >> j;
	if (j == 0)
	
		throw myExcetion(1,"除0错误");
	
	cout << i / j << endl;

int* p2 = nullptr;
FILE* p3 = nullptr;
void f2()

	p2 = (int*)malloc(40);
	if (p2 == nullptr)
	
		throw myExcetion(2,"malloc false");
	

void f3()

	p3 = fopen("test.txt", "r");
	if (p3 == nullptr)
	
		throw myExcetion(3, "fopen false");
	

int main()

	try
	
		f1();
		f2();
		f3();
	
	catch (const myExcetion& e)
	
		if (e.Geterrid() == 3)
		
			free(p3);
			free(p2);
		
		cout << "错误id: " << e.Geterrid() << endl;
		cout << "错误原因: " << e.what() << endl;
	
	return 0;

在函数调用链中异常栈展开匹配原则

• 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。
• 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
• 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
• 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

异常规范

• 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。
• 函数的后面接throw()，表示函数不抛异常。
• 若无异常接口声明，则此函数可以抛掷任何类型的异常。

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，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

class myExcetion

public:
	myExcetion(int errid, const char* errmsg)
		:_errid(errid)
		, _errmsg(errmsg)
	
	int Geterrid()const
	
		return _errid;
	
	virtual string what()const
	
		return _errmsg;
	
protected:
	int _errid;
	string _errmsg;
	//...
;
//基类
class CacheExcetion :public myExcetion

public:
	CacheExcetion(int errid, const char* errmsg)
		:myExcetion(errid, errmsg)
	
	virtual string what()const
	
		string msg = "Cacheerror";
		 msg +=  _errmsg;
		 return msg;
	
;
class SqlExtcetion :public myExcetion

protected:
	//...
;
class NetExtcetion :myExcetion

protected:
	//...
;
void f1()

	double i, j;
	cin >> i >> j;
	if (j == 0)
	
		throw myExcetion(1, "除0错误");
	
	cout << i / j << endl;

int* p2 = nullptr;
FILE* p3 = nullptr;
void f2()

	p2 = (int*)malloc(40);
	if (p2 == nullptr)
	
		throw myExcetion(2, "malloc false");
	

void f3()

	p3 = fopen("test.txt", "r");
	if (p3 == nullptr)
	
		throw myExcetion(3, "fopen false");
	

int main()

	try
	
		f1();
		f2();
		f3();
	
	catch (const myExcetion& e)//只捕获基类
	
		if (e.Geterrid() == 3)
		
			free(p3);
			free(p2);
		
		cout << "错误id: " << e.Geterrid() << endl;
		cout << "错误原因: " << e.what() << endl;
	
	catch (...)//捕获任意类型的异常
	
		cout << "未知异常" << endl;
	
	return 0;

异常的优缺点

传统返回错误码的方式：每个调用的地方都需要检查返回值，都需要处理错误 异常的方式：出错的地方只抛异常，最外面直接捕获即可

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，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。

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。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。
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。