C++---异常处理

异常处理

异常是指存在于运行时的反常行为，这些行为超出了函数正常功能的范围。当程序的某部分检测到一个他无法处理的问题时，需要用到异常处理。如果程序中含有可能引发异常的代码，那么通常会有专门的代码处理问题。例如“如果程序的问题是输入无效，则异常处理部分可能会要求用户重新输入正确的数据。

异常处理机制为程序中异常检测和异常处理这两部分的协作提供支持。

在C++中，异常处理包括：

• throw表达式(throw expression)，异常检测部分使用throw表达式来表示它遇到了无法处理的问题。我们说thrwo引发了异常。
• try语句块(try block)，异常处理部分使用try语句块处理异常。try语句块以关键字try开始，并以一个或多个catch子句(catch clause)结束。try语句块中代码抛出的异常通常会被某个catch子句处理。因为catch子句处理异常，所以他们也被称作 “异常处理代码(exception handler)”。
• 一套异常类(execption class)，用于在throw表达式和相关的catch子句之间传递异常和具体信息。

try语句块和throw表达式

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。

try
{
// 保护的标识代码
}catch( ExceptionName e1 )
{
// catch 块
}catch( ExceptionName e2 )
{
// catch 块
}catch( ExceptionName eN )
{
// catch 块
}

try语句块的一开始是关键字try，跟在try块后面的是一个或者多个catch子句。catch子句包括三部分， 关键字，catch，括号内一个(可能未命名的)对象的声明(称作异常声明(exception declaration))。当选中了某个catch子句处理异常之后，执行与之对应的块。 在try语句块内声明的变量在块外部是无法访问的，特别是在catch子句内也无法访问。

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程序的异常检测部分使用throw表达式引发一个异常。 throw+表达式;，表达式的类型就是抛出的异常类型。

double Division(int a, int b)
{// 当b == 0时抛出异常if (b == 0)throw "Division by zero condition!";elsereturn ((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;}

异常的抛出和捕获

异常的抛出和匹配原则

在复杂的系统中，程序在遇到抛出异常的代码前，器质性路径可能已经经过了多个try语句块。如，一个try语句块可能调用了包含另一个try的语句块的函数，新的try语句块可能调用了包含有一个try语句块的新函数，以此类推。

寻找处理代码的过程与函数调用链刚好相反。当异常被抛出的时候，首先搜索抛出该异常的函数。如果没有找到匹配的catch子句，终止该函数，并在调用该函数的函数中继续寻找。如果还是没有找到匹配的catch子句，这个新的函数也被终止，继续搜索调用它的函数。以此类推，沿着程序执行路径逐层回退，直到找到适当类型的catch’子句为止—这个过程被称为 栈展开

如果最终还是没有找到任何匹配的catch子句(也就是到达main函数的栈，依旧没有匹配的)，程序转到名为 terminate的标准库函数。该函数的行为于系统有关，一般情况下，执行该函数将导致程序非正常退出。

1. 异常是通过抛出对象引发的，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为止最近的那一个
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
5. 实际中抛出和捕获的匹配原则有个例外，并不都是类型完全匹配，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。

异常安全

异常中断了程序的正常流程。异常发生时，调用者请求的一部分计算可能已经完成了，另一部分没有完成。略过的程序可能会导致对象处于无效或者未完成的状态，或者资源没有正常释放等等问题。那些在异常发生期间正确执行了 “清理”工作的程序被称作异常安全(exception safe)的代码。

异常规范

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出的的所有异常类型。
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，则此函数可以抛出任何类型的异常。

// 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

标准异常

C++标准库定义了一组类，用于报告标准库函数遇到的问题。这些异常类也可以在用户编写的程序中使用，他们定义在4个头文件中。

• exception头文件定义了最通用的异常类exception。它只报告异常的发生，不提供任何额外信息。

• stdexcept头文件定义了几种常用的异常类。

• new头文件定义了bad_alloc异常类型。

• type_info头文件定义了bad_cast异常类型。

  定义的异常类

异常名	问题
exception	最常见的问题
runtime_error	只有在运行时才能检测出的问题
range_error	运行时错误:生成的结果超出了有意义的值域范围
overflow_error	运行时错误:计算上溢
underflow_error	运行时错误:计算下溢
logic_error	程序逻辑错误
domain_error	逻辑错误:参数对应的结果值不存在

异常类型只定义了一个名为what的成员函数，该函数没有任何参数，返回值是一个指向C风格字符串的 const char*该字符串的目的是提供关于异常的一些文本信息。

what函数返回的字符串的内容与异常对象的类型有关。如果异常类型有一个字符串初始值，则what返回该字符串。对于无初始值的异常类型来说，what返回的内容由编译器决定。