我可以/我应该使用 std::exception 进行常规错误处理吗？

Posted 2023-02-22

【中文标题】我可以/我应该使用 std::exception 进行常规错误处理吗？

【英文标题】：Can I / Should I use std::exception's for regular error handling?

【发布时间】：2015-07-07 22:38:44

【问题描述】：

我打算用 C++ 开始这个新项目，并且正在考虑一种不痛苦的方法来进行错误处理。现在，我不打算开始抛出和捕获异常，而且很可能根本不会抛出异常，但我在想——即使是常规的错误处理，为什么要自己滚动/复制粘贴一个类来描述错误/状态，什么时候我可以只使用std::exception 及其子类（或者可能是std::optional<std::exception>）？

using Status = std::optional<std::exception>;
Status somethingThatMayFail(int x);

是否有人/任何项目以这种方式工作？这是一个荒谬的想法还是有点古怪？

【问题讨论】：

@vsoftco：见编辑。我说的是不抛出异常的错误处理。

有趣...我最近听说谷歌似乎在使用这样的系统，不知道是真是假。如果你的函数必须返回一些东西怎么办？你会使用一对/元组吗？

@vsoftco：我们不谈细节......问题只是关于报告错误的用途。但是 - 该函数将有一个输入/输出参数（引用或指针），或者它可能会返回一些案例类（我确信 C++ 现在有类似的东西，比 C 联合更好）。

这是一个有趣的问题，我没有看到您提出的例外情况，但我期待看到您问题的答案。但是imo您在最有用的地方没有使用异常：即在RAII中，您确保通过堆栈展开调用适当的析构函数。你提出的方式在某种意义上类似于 C 的做事方式，比如返回错误代码。

您可能想查看Alexandrescu's Expected<T>

【参考方案1】：

我认为你不应该构造异常，除非你真的打算抛出它们。我会推荐一个 bool 或 enum 返回类型。阅读您的代码的人的意图会更清楚，他们会更快。但是，如果你构造了一个异常，其他人就会出现并认为他们可以抛出异常并导致整个系统崩溃。

C++ 异常在资源管理、触发析构函数等 (RAII) 中发挥着重要作用。以任何其他方式使用它们都会损害性能，并且（更重要的是）让以后试图维护代码的人感到困惑。

但是，您可以使用与 std::exception 没有任何关系的状态报告类来做您想做的事情。人们在不需要时为“更快”的代码做了太多的事情。如果状态枚举不够好，并且您需要返回更多信息，那么状态报告类将起作用。如果它使代码更容易阅读，那就去吧。

除非你真的抛出它，否则不要称它为异常。

【讨论】：

这个。即使optional<exception> 非常适合用例，在 throw/catch 上下文之外使用它也会令人困惑。应尽可能避免混淆。

【参考方案2】：

我认为仅凭性能可能会出现问题。考虑以下代码：

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <ctime>
#include <stdexcept>

#include <boost/optional.hpp>   


int return_code_foo(int i)   

    if(i < 10)  
        return -1;
    return 0;
 


std::logic_error return_exception_foo(int i)   

    if(i < 10)  
        return std::logic_error("error");
    return std::logic_error("");
 


boost::optional<std::logic_error> return_optional_foo(int i)   

    if(i < 10)  
        return boost::optional<std::logic_error>(std::logic_error("error"));
    return boost::optional<std::logic_error>();
 


void exception_foo(int i)   

    if(i < 10)  
        throw std::logic_error("error");
 


int main()

    std::chrono::time_point<std::chrono::system_clock> start, end;

    start = std::chrono::system_clock::now();
    for(size_t i = 11; i < 9999999; ++i)
        return_code_foo(i);
    end = std::chrono::system_clock::now();
    std::cout << "code elapsed time: " << (end - start).count() << "s\n";

    start = std::chrono::system_clock::now();
    for(size_t i = 11; i < 9999999; ++i)
        return_exception_foo(i);
    end = std::chrono::system_clock::now();
    std::cout << "exception elapsed time: " << (end - start).count() << "s\n";

    start = std::chrono::system_clock::now();
    for(size_t i = 11; i < 9999999; ++i)
        return_optional_foo(i);
    end = std::chrono::system_clock::now();
    std::cout << "optional elapsed time: " << (end - start).count() << "s\n";

    start = std::chrono::system_clock::now();
    for(size_t i = 11; i < 9999999; ++i)
        exception_foo(i);
    end = std::chrono::system_clock::now();
    std::cout << "exception elapsed time: " << (end - start).count() << "s\n";

    return 0;

在我的 CentOS 上，使用 gcc 4.7，它的时间是：

[amit@amit tmp]$ ./a.out 
code elapsed time: 39893s
exception elapsed time: 466762s
optional elapsed time: 215282s
exception elapsed time: 38436s

在原版设置中，并且：

[amit@amit tmp]$ ./a.out 
code elapsed time: 0s
exception elapsed time: 238985s
optional elapsed time: 33595s
exception elapsed time: 24350

在 -O2 设置下。

附：我个人会使用异​​常/堆栈展开，因为我相信它是 C+ 的基本部分，可能正如 @vsoftco 上面所说的那样。

【讨论】：

嗯，是的，重点是，但您测量的是实际发生错误的时间，而不是没有发生错误的时间。此外，如果我的错误处理代码使用数字状态代码将字符串传递到某处，或者将其写入流，那将等同于我认为的运行时间。

@einpoklum 实际上，我不同意-如果您检查代码，则此测试中从未发生过“异常”。这正是这种方法的问题——对于正常情况来说，它似乎非常昂贵。这也适用于您关于实际处理错误的观点 - 它往往不那么频繁。 （如果你考虑一下，yeshpomashehu :-)）

【参考方案3】：

回答您的问题，这不是一个荒谬的想法，您实际上可以使用std::exception 进行常规错误处理；有一些注意事项。

使用std::exception作为函数的结果

假设一个函数可以在几种错误状态下退出：

std::exception f( int i )

  if (i > 10)
    return std::out_of_range( "Index is out of range" );

  if ( can_do_f() )
    return unexpected_operation( "Can't do f in the current state" );

  return do_the_job();

您如何使用std::exception 或可选的来处理这个问题？当函数返回时，将创建异常的副本，只保留std::exception 部分并忽略实际错误的细节；给你留下的唯一信息是“是的，出了点问题……”。该行为与返回预期结果类型的布尔值或可选值（如果有）相同。

使用std::exception_ptr保存细节

另一种解决方案是应用与std::promise 相同的方法，即返回std::exception_ptr。在那里，您将能够不返回任何内容或返回异常，同时保留实际的错误详细信息。恢复错误的实际类型可能仍然很棘手。

在同一对象中返回错误或结果

最后另一种选择是使用Expected<T> proposal 和its implementation。在那里，您将能够在单个对象中返回值或错误，并根据需要处理错误（通过测试错误或使用常规异常处理），对于函数不返回值的情况有一些特殊性（更多Stack Overflow 或 this blog)。

如何选择

我个人对此事的看法是，如果您要使用异常，请按照设计的方式使用它们，最终使用一些额外的工具，如 Expected<T> 以使其更容易。否则，如果你不能使用标准的异常处理，那就去寻找一个已经证明自己的解决方案，比如经典的错误代码系统。