文章目录
1 🍑C语言传统处理异常的方式🍑
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: 当问题出现时，程序会抛出一个异常,这是通过使用 throw 关键字来完成的。catch: 在你想要处理问题的地方，通过异常处理程序捕获异常,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。
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。
使用 try/catch 语句的语法如下所示：
try
{
// 保护的标识代码
}
catch( ExceptionName e1 )
{
// catch 块
}
catch( ExceptionName e2 )
{
// catch 块
}
catch( ExceptionName eN )
{
// catch 块
}
3 🍑异常的使用🍑
3.1🍎异常的抛出和捕获🍎
异常的抛出和匹配原则:
- 1️⃣ 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。
- 2️⃣ 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。
- 3️⃣ 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） - 4️⃣
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。 - 5️⃣ 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，这个在实际中非常实用，我们后面会详细讲解这个。
在函数调用链中栈展开匹配原则:
- 1️⃣ 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。
- 2️⃣ 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。
- 3️⃣ 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。 - 4️⃣ 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。
比如下面这段简单的抛异常程序：
double Division(int a, int b)
{
// 当b == 0时抛出异常
if (b == 0)
throw "Division by zero condition!";
else
return ((double)a / (double)b);
}
void Func()
{
int len, time;
cin >> len >> time;
cout << Division(len, time) << endl;
}
int main()
{
try
{
Func();
}
catch (const char* errmsg)
{
cout << errmsg << endl;
}
catch (...)
{
cout << "未知异常" << endl;
}
return 0;
}
一般我们catch的是throw的外层调用。而使用...表示捕获抛出的一切异常，如果没有合适的异常接受，...就会接收到异常。比如我们像下面这样修改程序：
if (b == 0)
//throw "Division by zero condition!";
throw 1;
这时候外层参数只有...接受，所以会打印。
3.2 🍎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。
比如下面这种方式：
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()
{
int* array = new int[10];
try
{
int len, time;
cin >> len >> time;
cout << Division(len, time) << endl;
}
catch (const char* errmsg)
{
cout << "delete []" << array << endl;
delete[] array;
throw errmsg;
}
cout << "delete []" << array << endl;
delete[] array;
}
int main()
{
try
{
Func();
}
catch (const char* errmsg)
{
cout << errmsg << endl;
}
return 0;
}
从代码中我们不难看出，当我们在Division抛了异常时，不能够直接跳到main函数中，否则就会造成内存泄漏，所以我们在Func函数里面要捕获异常，将资源释放了后再次重新抛出。但是假如我们要抛的异常有很多种，使用一个一个catch出来是一种方式，但是未免也太麻烦了吧，有没有什么比较好的方式呢？当然是有的，我们可以使用...来捕获，像下面这样：
catch (...)
{
cout << "delete []" << array << endl;
delete[] array;
throw;
}
3.3🍎异常安全🍎
3.4 🍎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。
C++11前是这样定义的：
// 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();
但是这样使用起来不太方便，而有了C++11后我们可以通过下面的方式来定义异常：
thread() noexcept;
thread (thread&& x) noexcept;
我们加了noexcept后表示不会抛异常，清晰了然。
4 🍑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，因为一个项目中如果大家随意抛异常，那么外层的调用者基本就没办法玩了，所以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。
但是这时大家会有一个问题，我们使用了基类的对象来接受子类对象，那么我得到的还是基类的对象呀？照样不能够抛出不同的异常。但是大家别忘了，我们可以使用多态来解决问题，当我们使用基类的引用来接受子类对象时，我们只需要在子类中重写基类的虚函数即可。让虚函数的重写帮助我们抛出不同的异常。
比如下面实现的一个简化版本的服务器异常体系：
class Exception
{
public:
Exception(const string& errmsg, int id)
:_errmsg(errmsg)
, _id(id)
{}
virtual string what() const
{
return _errmsg;
}
protected:
string _errmsg;
int _id;
};
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) // 这里捕获父类对象就可以
{
// 多态
cout << e.what() << endl;
}
catch (...)
{
cout << "Unkown Exception" << endl;
}
}
return 0;
}
5 🍑C++标准库的异常体系🍑
C++ 提供了一系列标准的异常，我们可以在程序中使用这些标准的异常。它们是以父子类层次结构组织起来的。但是实际中很多公司像上面一样自己定义一套异常继承体系。因为C++标准库设计的不够好用。大家感兴趣可以自己去官网了解下，我这里就不再多讲解了。
👉【except】👈
6 🍑异常的优缺点(重要)🍑
C++异常的优点：
- 1️⃣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。
- 2️⃣ 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。
- 3️⃣ 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。
- 4️⃣ 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：
- 1️⃣ 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。
- 2️⃣ 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。
- 3️⃣ 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。
- 4️⃣ 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。
- 5️⃣ 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（） noexcept;的方式规范化。
总结：异常总体而言，利大于弊，所以工程中我们还是鼓励使用异常的。另外OO的语言基本都是用异常处理错误，这也可以看出这是大势所趋。