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7.1 异常基本概念

Bjarne Stroustrup说：提供异常的基本目的就是为了处理上面的问题。基本思想是：让一个函数在发现了自己无法处理的错误时抛出（throw）一个异常，然后它的（直接或者间接）调用者能够处理这个问题。也就是《C++ primer》中说的：将问题检测和问题处理相分离。

一种思想：在所有支持异常处理的编程语言中（例如java），要认识到的一个思想：在异常处理过程中，由问题检测代码可以抛出一个对象给问题处理代码，通过这个对象的类型和内容，实际上完成了两个部分的通信，通信的内容是“出现了什么错误”。当然，各种语言对异常的具体实现有着或多或少的区别，但是这个通信的思想是不变的。


一句话：异常处理就是处理程序中的错误。所谓错误是指在程序运行的过程中发生的一些异常事件（如：除0溢出，数组下标越界，所要读取的文件不存在,空指针，内存不足等等）。


回顾一下：我们以前编写程序是如何处理异常？

在C语言的世界中，对错误的处理总是围绕着两种方法：一是使用整型的返回值标识错误；二是使用errno宏（可以简单的理解为一个全局整型变量）去记录错误。当然C++中仍然是可以用这两种方法的。

        这两种方法最大的缺陷就是会出现不一致问题。例如有些函数返回1表示成功，返回0表示出错；而有些函数返回0表示成功，返回非0表示出错。 

        还有一个缺点就是函数的返回值只有一个，你通过函数的返回值表示错误代码，那么函数就不能返回其他的值。当然，你也可以通过指针或者C++的引用来返回另外的值，但是这样可能会令你的程序略微晦涩难懂。


c++异常机制相比C语言异常处理的优势?

  • 函数的返回值可以忽略，但异常不可忽略。如果程序出现异常，但是没有被捕获，程序就会终止，这多少会促使程序员开发出来的程序更健壮一点。而如果使用C语言的error宏或者函数返回值，调用者都有可能忘记检查，从而没有对错误进行处理，结果造成程序莫名其面的终止或出现错误的结果。
  • 整型返回值没有任何语义信息。而异常却包含语义信息，有时你从类名就能够体现出来。
  • 整型返回值缺乏相关的上下文信息。异常作为一个类，可以拥有自己的成员，这些成员就可以传递足够的信息。
  • 异常处理可以在调用跳级。这是一个代码编写时的问题：假设在有多个函数的调用栈中出现了某个错误，使用整型返回码要求你在每一级函数中都要进行处理。而使用异常处理的栈展开机制，只需要在一处进行处理就可以了，不需要每级函数都处理。
cpp

7.2 异常语法

7.2.1 异常基本语法

cpp

总结:

  • 若有异常则通过throw操作创建一个异常对象并抛出。
  • 将可能抛出异常的程序段放到try块之中。
  • 如果在try段执行期间没有引起异常，那么跟在try后面的catch字句就不会执行。
  • catch子句会根据出现的先后顺序被检查，匹配的catch语句捕获并处理异常(或继续抛出异常)
  • 如果匹配的处理未找到，则运行函数terminate将自动被调用，其缺省功能调用abort终止程序。
  • 处理不了的异常，可以在catch的最后一个分支，使用throw，向上抛。

 

c++异常处理使得异常的引发和异常的处理不必在一个函数中，这样底层的函数可以着重解决具体问题，而不必过多的考虑异常的处理。上层调用者可以在适当的位置设计对不同类型异常的处理。

7.2.2 异常严格类型匹配

异常机制和函数机制互不干涉,但是捕捉方式是通过严格类型匹配。

cpp

7.2.3 栈解旋(unwinding)

异常被抛出后，从进入try块起，到异常被抛掷前，这期间在栈上构造的所有对象，都会被自动析构。析构的顺序与构造的顺序相反，这一过程称为栈的解旋(unwinding).

cpp

7.2.4 异常接口声明

  • 为了加强程序的可读性，可以在函数声明中列出可能抛出异常的所有类型，例如：void func() throw(A,B,C);这个函数func能够且只能抛出类型A,B,C及其子类型的异常。
  • 如果在函数声明中没有包含异常接口声明，则此函数可以抛任何类型的异常，例如:void func()
  • 一个不抛任何类型异常的函数可声明为:void func() throw()
  • 如果一个函数抛出了它的异常接口声明所不允许抛出的异常,unexcepted函数会被调用，该函数默认行为调用terminate函数中断程序。
cpp

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7.2.5 异常变量生命周期

  • throw的异常是有类型的，可以是数字、字符串、类对象。
  • throw的异常是有类型的，catch需严格匹配异常类型。
cpp

7.2.6 异常的多态使用

cpp

7.3 C++标准异常库

7.3.1 标准库介绍

标准库中也提供了很多的异常类，它们是通过类继承组织起来的。异常类继承层级结构图如下：

每个类所在的头文件在图下方标识出来。

标准异常类的成员：

① 在上述继承体系中，每个类都有提供了构造函数、复制构造函数、和赋值操作符重载。

② logic_error类及其子类、runtime_error类及其子类，它们的构造函数是接受一个string类型的形式参数，用于异常信息的描述

③ 所有的异常类都有一个what()方法，返回const char* 类型（C风格字符串）的值，描述异常信息。


标准异常类的具体描述：

异常名称

描述

exception

所有标准异常类的父类

bad_alloc

当operator new and operator new[]，请求分配内存失败时

bad_exception

这是个特殊的异常，如果函数的异常抛出列表里声明了bad_exception异常，当函数内部抛出了异常抛出列表中没有的异常，这是调用的unexpected函数中若抛出异常，不论什么类型，都会被替换为bad_exception类型

bad_typeid

使用typeid操作符，操作一个NULL指针，而该指针是带有虚函数的类，这时抛出bad_typeid异常

bad_cast

使用dynamic_cast转换引用失败的时候

ios_base::failure

io操作过程出现错误

logic_error

逻辑错误，可以在运行前检测的错误

runtime_error    

运行时错误，仅在运行时才可以检测的错误

logic_error的子类：

异常名称

描述

length_error

试图生成一个超出该类型最大长度的对象时，例如vector的resize操作

domain_error

参数的值域错误，主要用在数学函数中。例如使用一个负值调用只能操作非负数的函数

out_of_range

超出有效范围


invalid_argument

参数不合适。在标准库中，当利用string对象构造bitset时，而string中的字符不是’0’或’1’的时候，抛出该异常

runtime_error的子类：

异常名称

描述

range_error

计算结果超出了有意义的值域范围

overflow_error

算术计算上溢

underflow_error

算术计算下溢

invalid_argument

参数不合适。在标准库中，当利用string对象构造bitset时，而string中的字符不是’0’或’1’的时候，抛出该异常

cpp\nclass Person{\npublic:\n\tPerson(int age){\n\t\tif (age < 0 || age > 150){\n\t\t\tthrow out_of_range(\"年龄应该在0-150岁之间!\");\n\t\t}\n\t}\npublic:\n\tint mAge;\n};\n\nint main(){\n\n\ttry{\n\t\tPerson p(151);\n\t}\n\tcatch (out_of_range& ex){\n\t\tcout << ex.what() << endl;\n\t}\n\t\n\tsystem(\"pause\");\n\treturn EXIT_SUCCESS;\n}]]>

7.3.2 编写自己的异常类

① 标准库中的异常是有限的；

② 在自己的异常类中，可以添加自己的信息。（标准库中的异常类值允许设置一个用来描述异常的字符串）。

  1. 如何编写自己的异常类？

① 建议自己的异常类要继承标准异常类。因为C++中可以抛出任何类型的异常，所以我们的异常类可以不继承自标准异常，但是这样可能会导致程序混乱，尤其是当我们多人协同开发时。

② 当继承标准异常类时，应该重载父类的what函数和虚析构函数。

③ 因为栈展开的过程中，要复制异常类型，那么要根据你在类中添加的成员考虑是否提供自己的复制构造函数。

cppm_Error = errorInfo;\n\t}\n\n\tMyOutOfRange(const char * errorInfo)\n\t{\n\t\tthis->m_Error = string( errorInfo);\n\t}\n\n\tvirtual ~MyOutOfRange()\n\t{\n\t\n\t}\n\tvirtual const char * what() const\n\t{\n\t\treturn this->m_Error.c_str() ;\n\t}\n\n\tstring m_Error;\n\n};\n\nclass Person\n{\npublic:\n\tPerson(int age)\n\t{\n\t\tif (age <= 0 || age > 150)\n\t\t{\n\t\t\t//抛出异常 越界\n\t\t\t//cout << \"越界\" << endl;\n\t\t\t//throw out_of_range(\"年龄必须在0~150之间\");\n\n\t\t\t//throw length_error(\"长度异常\");\n\t\t\tthrow MyOutOfRange((\"我的异常 年龄必须在0~150之间\"));\n\t\t}\n\t\telse\n\t\t{\n\t\t\tthis->m_Age = age;\n\t\t}\n\t\t\n\t}\n\n\tint m_Age;\n};\n\n\nvoid test01()\n{\n\ttry\n\t{\n\t\tPerson p(151);\n\t}\n\tcatch ( out_of_range & e )\n\t{\n\t\tcout << e.what() << endl;\n\t}\n\tcatch (length_error & e)\n\t{\n\t\tcout << e.what() << endl;\n\t}\n\tcatch (MyOutOfRange e)\n\t{\n\t\tcout << e.what() << endl;\n\t}\n}]]>


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