异常
- 1.C传统的处理错误方式
- 2.异常概念
- 3.异常使用规则
- 抛出和匹配规则
- 4.异常的重新抛出
- 4.异常安全
- 5.异常规范
- 6.使用自定义的异常
- 7.C++标准异常体系
- 7.异常优缺点
1.C传统的处理错误方式
- 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。
- 返回错误码，缺陷：需要程序员自己去查找对应的错误。如系统的很多接口函数都是通过把错误码放到errno中，表示错误。
2.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。
- catch：在想要处理问题的地方，通过异常处理程序捕获异常。
- try：try块中的代码标识将被激活的特定异常，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块中防止可能抛出异常的代码，try块中的代码被称为保护代码。
使用格式如下：
try
{
//保护代码
}
catch (const std::exception& e)
{
//catch块
}
catch(...)
{
//catch块
}
3.异常使用规则
抛出和匹配规则
- 异常通过抛出对象而引发，被抛出的对象的类型，决定激活哪个catch块（类型要匹配）
- 匹配与该对象类型一样且离抛出异常位置最近的那一个。
- 抛出异常对象后，会生成异常对象的拷贝，因为抛出的异常对象可能是临时对象，所以会生成一个拷贝对象，这个临时对象会在catch后被销毁（类似于传值返回）
- catch(…)可以捕获任意类型的异常
- 抛出和捕获有个例外：并不一定要完全匹配，可以抛出派生类的对象，使用基类捕获
#include<iostream>
using namespace std;
double Division(int a, int b)
{
if (b == 0)
{
throw "Div Zero Error!";
}
else
return double(a) / double(b);
}
int main()
{
int a, b;
cin >> a >> b;
try
{
cout << Division(a, b) << endl;
}
catch(const char* errmsg)
{
cout << errmsg << endl;
}
catch (...) //可以捕获除const char* 类型的任何数据
{
cout << "Unknow execption" << endl;
}
return 0;
}
在函数调用链中，异常展开匹配原则：
6. 首先检查throw块是否在try块内部，如果在查找匹配的catch语句。若有匹配的catch，则传到catch去处理。
7. 没有匹配的catch，就退出当前的函数栈，继续在函数栈中查找匹配的catch
8. 如果达到main函数的栈，依旧没有匹配的，则终止程序
9. 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。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。
10.找到匹配的catch子句并处理后，会继续沿着catch子句后面继续执行。
4.异常的重新抛出
该功能的目的是让最外层统一处理异常问题。
有时候单个的catch不能完全处理一个异常，在进行一些校正处理后，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一层的函数处理。
#include<iostream>
using namespace std;
double Division(int a, int b)
{
if (b == 0)
{
throw "Div Zero Error!";
}
else
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 a, b;
cin >> a >> b;
//申请数组
int* c = new int[10];
try
{
cout << Division(a, b) << endl;
}
catch (...)
{
cout << "delete []" << c << endl;
delete[] c; //为了防止外面不知道怎么处理，将必要的步骤自己先处理好
throw; //再次将异常抛出去，捕到什么了抛什么
}
//...
cout << "delete []" << c << endl;
delete[] c;
}
int main()
{
try
{
Func();
}
catch(const char* errmsg)
{
cout << errmsg << endl;
}
catch (...) //可以捕获除const char* 类型的任何数据
{
cout << "Unknow execption" << endl;
}
return 0;
}
4.异常安全
- 最好不要在构造函数中抛异常，否则可能会导致对象不完整或者没有完全初始化。
- 析构函数主要完成资源的清理，最好不要在析构函数内抛异常，否则可能导致资源泄露（内存泄漏、句柄未关闭）
- C++使用异常很容易出现问题，比如在new和delete种抛了异常，导致内存泄漏，在lock和unlock之间抛异常导致死锁，C++种经常使用RAII来解决以上问题。
5.异常规范
目的：
- 为了让函数使用者知道该函数抛出的异常可能有哪些。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。
- 函数的后面接throw（），标识函数不抛异常
- 若无异常接口声明，则此函数可以抛掷任何类型的异常。
//表示fun抛ABC某种类型的异常
void fun() throw(A, B, C)
//表示这个函数只抛bad_alloc异常
void* operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc)
//表示在这个函数不抛异常
void* operator delete(std::size_t size) throw()
//C++11中新增的noexcept，表示不会抛异常
thread() noexcept
thread(thread&& x)noexcept
throw()，设计的不够完善，当函数真的抛异常了，不会报错。但是noexcept表示该函数不会抛异常，但是如果异常真的抛出来了，就会报错。
6.使用自定义的异常
在实际使用中，通常会自己定义一个异常体系，定义好基类exception后，通过继承来个性化异常。然后可以使用基类捕获子类的异常。
下面是类似的使用方法：
class Exception
{
public:
Exception(int errid, const string& msg)
:_errid(errid)
, _errmsg(msg)
{}
virtual string what() const
{
return _errmsg;
}
int GetErrid() const
{
return _errid;
}
protected:
int _errid; // 错误码
string _errmsg; // 错误描述
};
class SqlException : public Exception
{
public:
SqlException(int errid, const string& msg, const string& sql)
:Exception(errid, msg)
, _sql(sql)
{}
virtual string what() const
{
string msg = "SqlException：";
msg += _errmsg;
msg += "->";
msg += _sql;
return msg;
}
protected:
string _sql;
};
class CacheException : public Exception
{
public:
CacheException(const string& errmsg, int id)
:Exception(id, errmsg)
{}
virtual string what() const
{
string msg = "CacheException：";
msg += _errmsg;
return msg;
}
};
class HttpServerException : public Exception
{
public:
HttpServerException(const string& errmsg, int id, const string& type)
:Exception(id, errmsg)
, _type(type)
{}
virtual string what() const
{
string msg = "HttpServerException：";
msg += _errmsg;
msg += "->";
msg += _type;
return msg;
}
private:
const string _type;
};
void SQLMgr()
{
srand(time(0));
if (rand() % 7 == 0)
{
throw SqlException(100, "权限不足", "select * from name = '张三'");
}
cout << "调用成功" << 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()
{
// 模拟服务出错
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;
}
7.C++标准异常体系
7.异常优缺点
优点：
- 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各种错误信息，甚至可以包含堆栈调用信息，可以帮助程序更好的定位bug
- 传统错误码的方式是一层一层的往上传，异常一下就传到catch位置
- 很多第三方库，boos、gtest、gmock等等常用的库，使用它们都需要使用异常
- 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。
缺点：
- 异常会导致程序执行流乱跳，并且非常混乱，并且是运行时出错抛异常就乱跳。跟踪调试分析程序时，更困难。
- 异常会有性能开销
- C++没有垃圾回收机制，资源需要自己管理。异常容易导致内存泄漏、死锁等安全问题。需要使用RAII来解决。
- C++标准体系定义不好，导致大家多使用自己定义的异常体系。
- 异常如果不规范使用，外层捕获的用户非常痛苦，所以异常使用尽量遵守一下规范：抛出的异常都继承自一个类；函数是否抛异常、抛什么异常，都使用throw或noexception方式初始化。
