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🚀🚀系列专栏：【C++的学习】
📝📝本篇内容：C++异常概念；异常的使用；异常的抛出和捕获；异常的重新抛出；异常安全；异常规范；自定义类型体系；C++标准库的异常体系；异常的优缺点
⬆⬆⬆⬆上一篇：C++11（下）
💖💖作者简介：轩情吖，请多多指教(> •̀֊•́ ) ̖́-
1.C++异常概念
在我们的C语言中，我们经常通过函数返回值以及设置errno或者使用assert来处理错误，这样会很不方便，同时对于有部分的错误直接退出程序来处理错误，因此我们C++就出现了新的处理错误的方式。
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
catch：关键字catch用于捕获异常，可以有多个catch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
try块中的放置的是可能抛异常的代码，try中的代码被称为保护代码
try
{
}catch(ExceptionName e1)
{
}catch(ExceptionName e2)
{
}
下面看一个简单的演示
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
bool x = false;
try
{
if (!x)
{
throw string("error");
}
}
catch (const string& str)
{
cout << str<< endl;
}
return 0;
}
2.异常的使用
2.1.异常的抛出和捕获
①异常是通过抛出对象而引出的，该对象的类型决定了应该激活哪个catch的处理代码
②被选中的处理代码时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
③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）
④catch(…)可以捕获任意类型的异常，问题是不知道异常错误是什么
⑤可以抛出派生类对象，使用基类捕获
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
bool x = false;
try
{
if (!x)
{
throw "hello world";
}
}
catch (const string& str)
{
cout << str<< endl;
}
catch (...)
{
cout << "Unknown error" << endl;
}
return 0;
}
//执行结果：
//Unknown error
在函数调用链中异常栈展开匹配原则
①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
②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
③如果到达main函数栈，依旧没有匹配的，则终止程序。上述这个沿着调用链查看匹配的catch子句的过程称为栈展开。所以实际中我们最后都要加上一个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
④找到匹配的catch子句并处理后，会沿着catch子句后面继续执行
#include <iostream>
using namespace std;
void Func3()
{
throw string("Func error");
}
void Func2()
{
Func3();
}
void Func1()
{
Func2();
}
int main()
{
try
{
Func1();
}
catch (const string& str)
{
cout << str << endl;
}
catch (...)
{
cout << "Unknown error" << endl;
}
return 0;
}
2.2.异常的重新抛出
在我们使用的过程中，可能需要把我们的异常继续抛出去，交给下一层的函数处理
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
void Count(int* x, int* y)
{
if (*y == 0)
{
throw string("y==0");
}
else
{
cout<<(*x / *y) << endl;
}
}
void transform()
{
int* x = new int(10);
int* y = new int(0);
try
{
Count(x, y);
}
catch(...)
//抛到到主函数处理，这里捕获是为了释放内存，防止内存泄露
{
delete x;
delete y;
throw;//异常重新抛出
}
}
int main()
{
try
{
transform();
}
catch(const string& str)
{
cout << str << endl;
}
return 0;
}
2.3.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露
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
2.4.异常规范
①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出的所有异常类型
②函数的后面接throw（），表示不抛异常
③若无异常接口声明，则此函数可以抛出任何类型的异常
④C++新增noexcept，表示不会抛异常
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
void Count(int* x, int* y)throw(string)
{
if (*y == 0)
{
throw string("y==0");
}
else
{
cout<<(*x / *y) << endl;
}
}
void transform()
{
int* x = new int(10);
int* y = new int(0);
try
{
Count(x, y);
}
catch(...)
//抛到到主函数处理，这里捕获是为了释放内存，防止内存泄露
{
delete x;
delete y;
throw;//异常重新抛出
}
}
void Func1()throw()//C++11之前的写法
{
}
void Func2()noexcept//C++11之后的写法
{
}
int main()
{
try
{
transform();
}
catch(const string& str)
{
cout << str << endl;
}
return 0;
}
3.自定义类型体系
在我们使用异常的过程中，如果我们随意抛出异常，则会导致主函数无法处理，因此我们一般都定义一个基类，可以抛出一个派生类，也可以捕获
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Exception
{
public:
Exception(const string& err_str,int err_id)
:_err_str(err_str),
_err_id(err_id)
{}
virtual string what()const//使用虚函数来继承可以保证在捕获的时候能正常调用what
{
return _err_str;
}
protected:
string _err_str;
int _err_id;
};
class Request :public Exception
{
public:
Request(const string& err_str,int err_id,const string& way)
:Exception(err_str,err_id),
_way(way)
{}
virtual string what()const
{
return "class:Request,way:"+_way+",error information : " + _err_str + ", error id : " +to_string(_err_id);
}
private:
string _way;
};
class Response :public Exception
{
public:
Response(const string& err_str, int err_id, const string& way)
:Exception(err_str, err_id),
_way(way)
{}
virtual string what()const
{
return "class:Request,way:" + _way + ",error information : " + _err_str + ", error id : " + to_string(_err_id);
}
private:
string _way;
};
int main()
{
//使用自定义异常体系
int flag = 0;
try
{
if (!flag)//假设请求失败了
{
throw Request("not found IP and port", 400,"get");
}
}
catch (const Exception& e)//使用基类来捕获，同时构成多态，即可以调用父类的what
{
cout <<e.what() << endl;
}
catch (...)
{
cout << "Unknown Error" << endl;
}
return 0;
}
4.C++标准库的异常体系
C++标准也定义了自己的一套异常体系，我们可以使用一下，友情提示，不要随意使用上面的代码，电脑可能会卡死
5.异常的优缺点
优点：
①异常对象定义好了，相比于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返回错误码的错误码方式有个问题就是，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，最外侧才能拿到错误
③很多的第三方库都包含异常，那我们使用他们也需要使用异常
④部分函数使用异常更好的处理，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，没办法通过返回值表示错误
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，不过以现在的硬件能力情况下，可以忽略
③C++没有垃圾回收机制，资源需要自己管理，有了异常非常容易内存泄露、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
④C++标准库的异常体系定义的不好，导致大家各自的异常体系，非常乱
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
🌸🌸C++异常的知识大概就讲到这里啦，博主后续会继续更新更多C++的相关知识，干货满满，如果觉得博主写的还不错的话，希望各位小伙伴不要吝啬手中的三连哦！你们的支持是博主坚持创作的动力！💪💪
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