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一文总结C++中的异常

作者：春人.

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调用者处理这个错误,本文给大家总结了C++中的异常,需要的朋友可以参考下

一、C语言传统的处理错误的方式

传统的错误处理机制：

实际中 C 语言基本都是使用返回错误码的方式处理错误，部分情况下使用终止程序处理非常严重的错误。

二、C++异常

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调用者处理这个错误。

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
}

三、异常的使用

3.1 异常的抛出和捕获

3.1.1 异常的抛出和匹配原则

小Tips：异常可以抛出任何类型的对象，即 throw 后面可以跟任意类型。异常抛出后如果没有被捕获，那么程序将会报错。没有捕获可能是因为类型不匹配导致没有捕获，也可能是压根就没有 catch 语句去捕获。catch(…) 只能放在所有 catch 的最后。

3.1.2 在函数调用链中异常栈展开匹配原则

如上图所示：有三个函数 func1()、func2()、func3()。在 func2() 中调用 func1()，func3() 中调用 func2()，在 main() 中调用 func3()，并在 func1() 中抛出一个异常，在 main() 中用 catch 语句捕获。

#include <iostream>
using namespace std;

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 << "unkown exception" << endl;
    }
    return 0;
}

栈展开的过程如下：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，则处理。如果没有则退出当前函数栈，继续在调用函数的栈中进行查找，不断重复上述过程，若到达 main 函数额的栈，依旧没有找到匹配的，则终止程序。

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，在进行一些校正后，希望在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。

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()
{
	// 这里可以看到如果发生除0错误抛出异常，另外下面的array没有得到释放。
	// 所以这里捕获异常后并不处理异常，异常还是交给外面处理，这里捕获了再
	// 重新抛出去。
	int* array = new int[10];
	try {
		int len, time;
		cin >> len >> time;
		cout << Division(len, time) << endl;
	}
	catch (...)
	{
		cout << "delete []" << array << endl;
		delete[] array;
		throw;
	}
	// ...
	cout << "delete []" << array << endl;
	delete[] array;
}
int main()
{
	try
	{
		Func();
	}
	catch (const char* errmsg)
	{
		cout << errmsg << endl;
	}
	return 0;
}

小Tips：如上面的带所示，在 Func() 层捕获了异常之后，并没有对异常进行“处理”，而是将 array 进行了释放，然后再将异常重新抛出去。Func() 层如果不对异常进行捕获，那么在发生除零错误后，array 指向的空间就不会被释放，最终造成内存泄漏。

3.3 异常安全

3.4 异常规范

// 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();
// C++11 中新增的noexcept，表示不会抛异常
thread() noexcept;
thread (thread&& x) noexcept;

小Tips：C++11之后，一个函数如果不抛异常，就在其函数后面加上一个 noexcept，如果不抛异常可以不做任何处理。

四、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自父类的派生类对象，捕获一个基类就可以了。

// 服务器开发中通常使用的异常继承体系
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";

	cout << "执行成功" << endl;
}

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)
	{
		Sleep(500);

		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;
}

五、C++标准库的异常体系

C++提供了一些列标准的异常，定义在 exception 中，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，如下所示：

小Tips：实际中我们可以通过去继承 exception 类实现自己的异常类。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。

int main()
{
	try 
	{
		vector<int> v(10, 5);
		// 这里如果系统内存不够也会抛异常
		v.reserve(1000000000);
		// 这里越界会抛异常
		v.at(10) = 100;
	}
	catch (const exception& e) // 这里捕获父类对象就可以
	{
		cout << e.what() << endl;
	}
	catch (...)
	{
		cout << "Unkown Exception" << endl;
	}
	return 0;
}

六、异常的优缺点

6.1 优点

 // 1.下面这段伪代码我们可以看到ConnnectSql中出错了，先返回给ServerStart，
//ServerStart再返回给main函数，main函数再针对问题处理具体的错误。
// 2.如果是异常体系，不管是ConnnectSql还是ServerStart及调用函数出错，都不用检查，因
//为抛出的异常异常会直接跳到main函数中catch捕获的地方，main函数直接处理错误。
int ConnnectSql()
{
    // 用户名密码错误
    if (...)
        return 1;

    // 权限不足
    if (...)
        return 2;
}

int ServerStart() {
    if (int ret = ConnnectSql() < 0)
        return ret;
    int fd = socket()
        if（fd < 0）
        return errno;
}

int main()
{
    if (ServerStart() < 0)
        ...

        return 0;
}

6.2 缺点

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。

七、结语

以上就是一文总结C++中的异常的详细内容，更多关于C++异常的资料请关注脚本之家其它相关文章！

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