【C++】 C++異常捕捉和處理

在閱讀別人開發的項目中,也許你會經常看到了多處使用異常的程式碼,也許你也很少遇見使用異常處理的程式碼。那在什麼時候該使用異常,又在什麼時候不該使用異常呢?在學習完異常基本概念和語法之後,後面會有講解。

(1)異常拋出和捕捉語句

//1.拋出異常
throw  異常對象

//2.異常捕捉
try{
    可能會發生異常的程式碼
}catch(異常對象){
    異常處理程式碼
}
  • throw子句:throw 子句用於拋出異常,被拋出的異常可以是C++的內置類型(例如: throw int(1);),也可以是自定義類型。
  • try區段:這個區段中包含了可能發生異常的程式碼,在發生了異常之後,需要通過throw拋出。
  • catch子句:每個catch子句都代表著一種異常的處理。catch子句用於處理特定類型的異常。catch塊的參數推薦採用地址傳遞而不是值傳遞,不僅可以提高效率,還可以利用對象的多態性。

(2)異常的處理規則

  • throw拋出的異常類型與catch抓取的異常類型要一致;
  • throw拋出的異常類型可以是子類對象,catch可以是父類對象;
  • catch塊的參數推薦採用地址傳遞而不是值傳遞,不僅可以提高效率,還可以利用對象的多態性。另外,派生類的異常捕獲要放到父類異常撲獲的前面,否則,派生類的異常無法被撲獲;
  • 如果使用catch參數中,使用基類捕獲派生類對象,一定要使用傳遞引用的方式,例如catch (exception &e);
  • 異常是通過拋出對象而引發的,該對象的類型決定了應該激活哪個處理程式碼;
  • 被選中的處理程式碼是調用鏈中與該對象類型匹配且離拋出異常位置最近的那一個;
  • 在try的語句塊內聲明的變數在外部是不可以訪問的,即使是在catch子句內也不可以訪問;
  • 棧展開會沿著嵌套函數的調用鏈不斷查找,直到找到了已拋出的異常匹配的catch子句。如果拋出的異常一直沒有函數捕獲(catch),則會一直上傳到c++運行系統那裡,導致整個程式的終止。

(3)實例

  • 實例1:拋出自定義類型異常
class Data
{
public:
    Data() {}
};

void fun(int n)
{
    if(n==0)
        throw 0;//拋異常 int異常
    if(n==1)
        throw "error"; //拋字元串異常
    if(n==2)
    {
        Data data;
        throw data;
    }
    if(n>3)
    {
        throw  1.0;
    }
}

int main()
{
    try {
        fun(6);//當異常發生fun裡面,fun以下程式碼就不會再執行,調到catch處執行異常處理程式碼,後繼續執行catch以外的程式碼。當throw拋出異常後,沒有catch捕捉,則整個程式會退出,不會執行整個程式的以下程式碼
        cout<<"*************"<<endl;
    }catch (int  i) {
        cout<<i<<endl;
    }catch (const char *ptr)
    {
        cout<<ptr<<endl;
    }catch(Data &d)
    {
        cout<<"data"<<endl;
    }catch(...)//抓取 前面異常以外的所有其他異常
    {
        cout<<"all"<<endl;
    }
    return 0;
}
  • 實例2:標準出錯類拋出和捕捉異常
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    try {
        char* p = new char[0x7fffffff];  //拋出異常
    }
    catch (exception &e){
        cout << e.what() << endl;   //捕獲異常,然後程式結束
    }
    return 0;
}

輸出結果:
當使用new進行開空間時,申請記憶體失敗,系統就會拋出異常,不用用戶自定義異常類型,此時捕獲到異常時,就可告訴使用者是哪裡的錯誤,便於修改。

  • 實例3:繼承標準出錯類的派生類的異常拋出和捕捉
#include <iostream>
#include <exception>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
using namespace std;
class FileException :public exception
{
public:
    FileException(string msg) {
        this->exStr = msg;
    }
    virtual const char*what()  const noexcept//聲明這個函數不能再拋異常
    {
         return this->exStr.c_str();
    }
protected:
    string exStr;
};

void fun()
{
    int fd = ::open("./open.txt",O_RDWR);

    if(fd<0)
    {
        FileException openFail("open fail"); //創建異常對象
        throw  openFail;//拋異常
    }
}

int main( )
{
    try {
        fun();
    } catch (exception &e) {//一般需要使用引用
        cout<<e.what()<<endl;
    }
    cout<<"end"<<endl;
    return 0;
}

當文件不存在時,輸出結果:

如果在Linux上運行,上述程式碼需要根據環境修改:
98標準寫法

~FileException()throw(){}//必須要
virtual const char*what()  const throw()//聲明這個函數不能再拋異常
{
     return this->exStr.c_str();
 }
 //編譯
g++ main.cpp 

2011標準寫法

~FileException()noexcept{}//必須要
virtual const char*what()  const noexcept//聲明這個函數不能再拋異常
{
     return this->exStr.c_str();
}
 //編譯
g++ main.cpp -std=c++11   指定用c++11標準編譯

(4)總結

1. 使用異常處理的優點:

  • 傳統錯誤處理技術,檢查到一個錯誤,只會返回退出碼或者終止程式等等,我們只知道有錯誤,但不能更清楚知道是哪種錯誤。使用異常,把錯誤和處理分開來,由庫函數拋出異常,由調用者捕獲這個異常,調用者就可以知道程式函數庫調用出現的錯誤是什麼錯誤,並去處理,而是否終止程式就把握在調用者手裡了。

2. 使用異常的缺點:

  • 如果使用異常,光憑查看程式碼是很難評估程式的控制流:函數返回點可能在你意料之外,這就導致了程式碼管理和調試的困難。啟動異常使得生成的二進位文件體積變大,延長了編譯時間,還可能會增加地址空間的壓力。
  • C++沒有垃圾回收機制,資源需要自己管理。有了異常非常容易導致記憶體泄漏、死鎖等異常安全問題。 這個需要使用RAII來處理資源的管理問題。學習成本較高。
  • C++標準庫的異常體系定義得不好,導致大家各自定義各自的異常體系,非常的混亂。

3. 什麼時候使用異常?

  • 建議:除非已有的項目或底層庫中使用了異常,要不然盡量不要使用異常,雖然提供了方便,但是開銷也大。

4. 程式所有的異常都可以catch到嗎?

  • 並非如此,只有發生異常,並且又拋出異常的情況才能被catch到。例如,數組下標訪問越界的情況,系統是不會自身拋出異常的,所以我們無論怎麼catch都是無效的;在這種情況,我們需要自定義拋出類型,判斷數組下標是否越界,然後再根據自身需要throw自定義異常對象,這樣才可以catch到異常,並進行進一步處理。
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