admin管理员组文章数量:1794759
C++:异常
C语言阶段处理错误的方式
传统的错误处理机制：
1. 终止程序，如 assert ，缺陷：用户难以接受。如发生内存错误，除 0 错误时就会终止程序。 2. 返回错误码 ，缺陷：需要程序员自己去查找对应的错误。 如系统的很多库的接口函数都是通过把错误码放到errno中，表示错误 ;
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。
实例:
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
//打开当前文件(已经存在的文件)试试
FILE* fout = fopen("异常.cpp", "r");
cout << "当前文件的地址: " << fout << endl << endl;
/
// 运行结果:00000197B88AAD10 (当前文件的地址)
//打开一个不存在的文件
FILE* fout2 = fopen("test.txt", "r");
cout << "不存在的文件的地址: " << fout2 <<"(空指针)" << endl; //打印地址
cout << "错误码: " << errno << endl; //打印错误码
perror("错误提示: fopen fail!");//提示文件不存在
return 0;
}下面是运行结果:
那错误码究竟是怎么用的呢? perror()函数除了自己指定里面的字符串之外,我们发现编译器还帮我们主动的找到了错误的原因("No such file or directory");其实编译器就是通过错误码来寻找对应的错误的,然后通过该函数自动显示出来;
通过上述获取的错误方式,我们需要自己主动的将错误信息打印出来其实是很麻烦的;于是在C++中的异常就对此进行了改良和升级;
C++处理错误的方式
C++异常处理是一种机制，用于在程序运行时捕获和处理错误情况。通过使用try、catch和throw关键字，程序可以“抛出”异常并“捕获”它们，以便在发生错误时优雅地处理而不是直接崩溃。这种方式帮助开发者更清晰地管理错误，提高代码的可读性和维护性。
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(通常是任意类型的变量)。这是通过使用 throw 关键字来完成的。 catch: 在您想要处理问题的地方，通过异常处理程序捕获异常(通常捕获的是异常的变量) . catch 关键字用于捕获异常，一般都需要使用多个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：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制try
{
// 保护的标识代码
}catch( ExceptionName e1 )
{
// catch 块
}catch( ExceptionName e2 )
{
// catch 块
}catch( ExceptionName eN )
{
// catch 块
}可以直接获取错误的信息,而不是通过错误码的形式报错误,相对C语言更加的直接;
实例:
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a;
cout << "请输入一整形变量" << endl;
cin >> a;
try
{
if (a == 6)
throw a; //如果a是6,就把a当做异常抛出
}
//使用catch捕获异常
catch (int x)//x是a的拷贝,类似于传参数
{
cout << "异常: 输入值是6" << endl;
}
catch (...)//我们不知道是什么异常,(...)可以捕获任意异常,编译器自动识别
{
cout << "Unknowed exception !" << endl;
}
cout << "异常捕获后会继续在捕获的catch后面的语句进行" << endl;
return 0;
}异常的使用
异常的抛出和匹配原则
1. 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。 2. 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。 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） 4. 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。这里是我们不知道异常,但是编辑器知道; 5. 异常捕获的类型匹配是十分严格的,不支持类型转换,即使是int和size_t也无法正确匹配;但是 有个例外， 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。 4. 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。
解释:func3在main函数中,func2在func3中,func1在func2中;然后再func1中抛出了一个异常;然而catch 是在main函数中;异常的捕获顺序是: 1.先在func1中检查是否可以捕获异常,发现无法捕获; 2.跳出func1,在func2中检查是否可以将异常捕获;发现无法捕获; 3.跳出func2,在func3中检查是否可以将异常捕获发现无法捕获; 4.跳出func3,来到main函数中(只有main函数中有catch ),最后被捕获;
实例:
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制#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;
}解释:
这是运行结果;
注意:这里在Division抛出异常后,会直接跳转到main函数中的catch;也就是出现异常就需要即可解决;解决后这里就在main函数中继续往下执行了;这个时候有些代码是会被直接跳过的,比如这个地方的cout<<Division(len,time)<<endl;
我们可以发现,其实就是以当前的域为起点,依次向外找,直到异常被捕获位置;如果在main函数中还没有被捕获,那就会弹窗报错程序结束;
报错演示:
(未处理的异常)之前写代码时也经常会出现未处理的异常,也是这个原理;
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 。
实例:
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制#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!";
}
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 (...)//这个地方如果没有异常捕获,那么array指针就无法释放;
{
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;
}解释:我在func函数中开了一个指针;如果保持刚才的逻辑不变,那就是在Division中抛出异常后会直接跳转到main函数中,那么这样的话,是不是array指针就无法得到释放了;因此解决方法是,在Division外天添加一层异常捕获,这个异常捕获的作用是保证处理跳转之前的善后工作,所以处理完就直接继续向外抛出了;真正的处理还是main中的catch;
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 可能导致资源泄漏 ( 内
存泄漏、句柄未关闭等 )
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，关于 RAII
我们智能指针这节进行讲解。
异常规范
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制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。 2. 函数的后面接 throw() ，表示函数不抛异常。 3. 若无异常接口声明，则此函数可以抛掷任何类型的异常;
// 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;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
服务器开发中通常使用的异常继承体系:
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制#include<iostream>
#include<thread>
using namespace std;
// 服务器开发中通常使用的异常继承体系
class Exception //基类
{
public:
Exception(const string& errmsg, int id)//构造函数
:_errmsg(errmsg)
, _id(id)
{}
virtual string what() const
{
return _errmsg;//错误信息
}
protected:
string _errmsg;
int _id;
};
class SqlException : public Exception
{
public:
SqlException(const string& errmsg, int id, const string& sql)//数据库
: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//客户端
{
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;
}C++标准库的异常体系
说明 ：实际中我们可以可以去继承 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.
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制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;
}异常的优缺点
C++ 异常的优点：
1. 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 。
2. 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，具体看下面的详细解释。
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制 // 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;
}3. 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。
4. 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：
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。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。
3. 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。学习成本较高。
4. 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。
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。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 （） throw(); 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。
本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。 原始发表：2024-10-02，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent 删除异常c++程序对象函数本文标签： C异常
版权声明：本文标题：C++:异常 内容由林淑君副主任自发贡献，该文观点仅代表作者本人， 转载请联系作者并注明出处：http://www.xiehuijuan.com/baike/1754292880a1700914.html， 本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容，一经查实，本站将立刻删除。
发表评论