异常

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异常处理提供一种从程序执行的某点,转移控制流和信息到与执行先前经过的某点关联的处理代码的方式(换言之,异常处理将控制转移到调用栈上方)。

异常可以通过 throw 表达式dynamic_casttypeidnew 表达式分配函数,及任何指定了抛出异常以发信号表示具体错误条件的标准库函数(例如 std::vector::atstd::string::substr 等)。

为了令异常能被捕捉, throw 表达式必须在 try 块或从 try 块中调用的函数内,而且必须有匹配异常对象类型的 catch 子句

在声明函数时,可以提供异常规定noexcept 指定符,以限制函数可能抛出的异常类型。

在异常处理中的错误由 std::terminatestd::unexpected 处理。

目录

[编辑] 用法

尽管 try 表达式可用于因任意理由,将控制转移到执行栈上方的任意代码块(同 std::longjmp ),其计划用途还是错误处理。

[编辑] 错误处理

异常的抛出用于从函数中为错误发信号,其中“错误”典型地限制于下列内容[1][2][3]

  1. 无法满足后置条件,例如生成合法返回值对象失败
  2. 无法满足另一个必须调用的函数的前置条件
  3. (对于非私有成员函数)无法(再)建立类不变量

特别是这指明了构造函数(参阅 RAII )和大多数运算符的失败应该通过抛出异常报告。

另外,通称的宽契约函数用异常提示不可接受的输入,例如, std::string::at 无前置条件,但抛出异常,以指示下标在范围外。

[编辑] 异常安全

在函数报告了错误条件后,应该提供附加保证以保障程序的状态。下列四个等级的异常保障得到广泛识别[4][5][6],每个是另一个的严格超集:

  1. 不抛出(或不失败)异常保证——函数决不抛出异常。析构函数和其他可能在栈回溯中调用的函数被期待为不抛出(以其他方式报告或隐瞒错误)。析构函数默认为 noexcept (C++11 起)交换函数、移动构造函数,及通过这些函数使用的提供强异常保证的其他函数被期待为不失败(函数总是成功)。
  2. 强异常保证——若函数抛出异常,则程序的状态被回滚到正好在函数调用前的状态。(例如 std::vector::push_back
  3. 基础异常保证——若函数抛出异常,则程序在合法状态。它可能需要清理,但所有不变量都原封不动。
  4. 无异常保证——若函数抛出异常,则程序可能不在合法状态:可能已经发生了资源泄漏、内存谬误,或其他摧毁不变量的错误。

通用组件可能附带提供异常中性保证:若异常为模板参数(例如来自 std::sortCompare 函数对象或来自 std::make_sharedT 的构造函数)所抛出,则它被无修改地传播给调用方。

[编辑] 异常对象

尽管任何完整类型和指向 void (可有 cv 限定的)指针都能作为异常对象抛出,所有标准库函数都以值抛出匿名临时对象,而且这些对象的类型都是从 std::exception (直接或间接)导出的。用户定义的异常通常遵循此模式。[7][8][9]

为避免不必要的异常对象复制和对象切片, catch 子句的最佳实践是按引用捕捉。[10][11][12][13]

[编辑] 参考

  1. H. Sutter (2004) “何时及如何使用异常”于 Dr. Dobb's
  2. H.Sutter, A. Alexandrescu (2004) ,“ C++ 编码标准”,项 70
  3. C++ 核心方针 I.10
  4. B. Stroustrup (2000) ,“ C++ 程序语言” “附录 E ”
  5. H. Sutter (2000) “异常性 C++ ”
  6. D. Abrahams (2001) “通用组件中的异常安全”
  7. D. Abrahams (2001) “错误与异常处理”
  8. isocpp.org Super-FAQ “我应该抛出什么?”
  9. C++ 核心方针 E.14
  10. C++ 核心方针 E.15
  11. S. Meyers (1996) “更有效的 C++ ” 项 13
  12. isocpp.org 超级 FAQ “我应该捕捉什么?”
  13. H.Sutter, A. Alexandrescu (2004) “ C++ 编码标准” 项 73