處理在程序的運(yùn)行時(shí)刻發(fā)生的錯(cuò)誤，對(duì)于任何一個(gè)程序設(shè)計(jì)者來(lái)講都是不陌生的。對(duì)于錯(cuò)誤的處理，我們有很多方法，本篇著重介紹的是C++中的錯(cuò)誤異常處理。
在介紹C++中的錯(cuò)誤異常處理之前，我們先來(lái)看一下常用的錯(cuò)誤處理方式。
| 1.返回值 |
可以說(shuō)這是最常用的錯(cuò)誤處理方式之一，但其存在著一個(gè)致命的問(wèn)題。就是返回值的檢查與否是由調(diào)用者主動(dòng)控制的。如果調(diào)用者不檢查返回值，那也沒(méi)有任何 機(jī)制能夠強(qiáng)迫他這么做。再一個(gè)，考慮在C++中參數(shù)表相同而返回值不同的重載情況。在這種情況下，如果調(diào)用者不檢查返回值的話，編譯器根本不清楚應(yīng)該調(diào)用哪個(gè)函數(shù)。 |
| 2.全局狀態(tài)標(biāo)示符 |
這種辦法同返回值一樣，也是需要調(diào)用者主動(dòng)檢查的。并且由于其是全局的，因此在多線程程序中，還必須保證它的線程安全性，必須要讓檢查者知道這是誰(shuí)的返回值。 |
| 3.setjmp()/longjmp() |
你完全可以將longjmp()當(dāng)成遠(yuǎn)程的goto語(yǔ)句進(jìn)行調(diào)用(goto語(yǔ)句只能左右于本地函數(shù)里）。但這個(gè)函數(shù)卻存在著很大甚至是致命的危險(xiǎn)。暫且放下該函數(shù)會(huì)破壞結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)風(fēng)格不說(shuō)。其一，longjmp()只能處理int型的異常。其二，也就是最致命的一點(diǎn)就是，longjmp()不會(huì)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，而C++的 異常處理機(jī)制卻會(huì)完成這個(gè)事情。因此，在C++中，千萬(wàn)不要使用setjmp()、longjmp()函數(shù)。 |
| 4.斷言 |
對(duì)于斷言(Assert)，其僅僅是在Debug版本中起作用，在Release中其是不存在的。另外斷言與我們通常所說(shuō)的錯(cuò)誤處理方式不同，他是用來(lái)處理我們可能會(huì)發(fā)生這個(gè)錯(cuò)誤，并能夠避免的這種情況。 |
在介紹過(guò)上面那些存在問(wèn)題的錯(cuò)誤處理方式后，現(xiàn)在讓我們來(lái)看看C++中的異常機(jī)制是如何處理錯(cuò)誤的。首先說(shuō)，C++的異常處理不會(huì)像上面提到的那些方法一樣，必須是調(diào)用著主動(dòng)檢查。因?yàn)樵贑++中，一旦拋出(throw)一個(gè)異常，而程序不捕獲(catch)的話，那么最終的結(jié)果就是abort()函數(shù)被調(diào)用，使得程序被終止。
下面我們來(lái)看一下C++異常處理（以下稱EH）的基本語(yǔ)法和語(yǔ)意。
其引入了3個(gè)關(guān)鍵字，分別是:
catch, throw, try
throw
異常由throw拋出，其格式為
函數(shù)在定義時(shí)通過(guò)異常規(guī)格申明定義其會(huì)拋出什么類型的異常，其格式為：
type-ID-list是一個(gè)可選項(xiàng)，其中包括了一個(gè)或多個(gè)類型的名字，它們之間以逗號(hào)分隔。
例如:
| void func() throw(int, some_class_type) |
則表明會(huì)拋出int和some_class_type類型異常。
對(duì)于一個(gè)空的異常規(guī)格申明，表示不拋出任何異常。
如:
而如果函數(shù)沒(méi)有異常規(guī)格申明，則表示會(huì)拋出任何類型的異常。
不過(guò)這里存在一種情況，例如:
void func() throw(int) //指明拋出int型異常
{
...
subfunc(); //但可能從這里拋出非int型異常
...
} |
try -- catch
try塊中的異常處理函數(shù)對(duì)異常進(jìn)行捕獲。其可以包含一個(gè)或多個(gè)處理函數(shù)，其形式如下：
| catch (exception-declaration) compound-statement |
處理函數(shù)的異常申明指明了其要捕獲什么類型的異常。
對(duì)于異常申明其可以是無(wú)名的，例如:catch(char *)，其表明會(huì)捕獲一個(gè)char *類型異常，但由于是無(wú)名的，因此不能對(duì)其進(jìn)行操作。另外異常申明也可以存在如下形式:catch(...)，其表明會(huì)捕獲任何類型的異常。
舉例：
|
void func() throw(int, some_class_type)
{
int i;
........
throw i;
........
}
int main()
{
try
{
func();
}
catch(int e)
{
//處理int型異常
}
catch(some_class_type)
{
//處理some_class_type型異常
}
.......
return 0;
}
|
從上面的例子可以看出，當(dāng)函數(shù)拋出異常時(shí)，throw后面要帶一個(gè)拋出的對(duì)象。但這并不是必須的，例如：
catch(int e)
{
.......
throw;
} |
throw后面沒(méi)有接任何對(duì)象，這表明throw會(huì)再次拋出已存在的異常對(duì)象，因此其必須位于catch塊中。
下面介紹一些C++提供的標(biāo)準(zhǔn)異常
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namespace std
{
//exception派生
class logic_error; //邏輯錯(cuò)誤,在程序運(yùn)行前可以檢測(cè)出來(lái)
//logic_error派生
class domain_error; //違反了前置條件
class invalid_argument; //指出函數(shù)的一個(gè)無(wú)效參數(shù)
class length_error; //指出有一個(gè)超過(guò)類型size_t的最大可表現(xiàn)值長(zhǎng)度的對(duì)象的企圖
class out_of_range; //參數(shù)越界
class bad_cast; //在運(yùn)行時(shí)類型識(shí)別中有一個(gè)無(wú)效的dynamic_cast表達(dá)式
class bad_typeid; //報(bào)告在表達(dá)試typeid(*p)中有一個(gè)空指針p
//exception派生
class runtime_error; //運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤,僅在程序運(yùn)行中檢測(cè)到
//runtime_error派生
class range_error; //違反后置條件
class overflow_error; //報(bào)告一個(gè)算術(shù)溢出
class bad_alloc; //存儲(chǔ)分配錯(cuò)誤
}
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在C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)頭文件<exception>中申明了幾個(gè)EH類型和函數(shù)，它們是：
|
namespace std
{
//EH類型
class bad_exception;
class exception;
typedef void (*terminate_handler)();
typedef void (*unexpected_handler)();
// 函數(shù)
terminate_handler set_terminate(terminate_handler) throw();
unexpected_handler set_unexpected(unexpected_handler) throw();
void terminate();
void unexpected();
bool uncaught_exception();
}
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| exception |
是所有標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)拋出的異常的基類。 |
| uncaught_exception() |
函數(shù)在異常被拋出卻沒(méi)有被捕獲時(shí)返回true，其它情況返回false |
| terminate() |
在異常處理陷入了不可恢復(fù)狀態(tài)，如：重入時(shí)被調(diào)用。 |
| unexpected() |
在函數(shù)拋出一個(gè)沒(méi)有在“異常規(guī)格申明”中申明的異常時(shí)被調(diào)用。 |
運(yùn)行庫(kù)提供了缺省terminate_handler()和unexpected_handler()函數(shù)處理對(duì)應(yīng)的情況。你可以通過(guò)set_terminate()和set_unexpected()函數(shù)替換庫(kù)的默認(rèn)版本。這兩個(gè)函數(shù)，其可以獲取不帶輸入輸出參數(shù)的函數(shù)，并且該函數(shù)會(huì)返回原terminate或者unexpected函數(shù)的地址指針。以便在使用中調(diào)用或者以后的恢復(fù)。另外，在terminate ()中。其必須不返回或者拋出異常。
在介紹了EH的基本知識(shí)后讓我們來(lái)看看EH是如何工作的。
一般來(lái)說(shuō)當(dāng)發(fā)生函數(shù)調(diào)用的時(shí)候，都會(huì)進(jìn)行諸如，保存寄存器值，參數(shù)壓棧，創(chuàng)建被調(diào)函數(shù)堆棧等保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的工作，而在函數(shù)返回的時(shí)候則會(huì)進(jìn)行與此相反的恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)的工作。
這樣，當(dāng)一個(gè)異常發(fā)生時(shí)，程序會(huì)在異常點(diǎn)處停止，然后開(kāi)始搜索異常處理函數(shù)，其過(guò)程同函數(shù)返回相同，延調(diào)用棧向上搜索，直到找到一個(gè)與異常對(duì)象類型像匹配的異常申明，并進(jìn)行相應(yīng)的異常處理函數(shù)，在異常處理結(jié)束后，程序跳到異常處理函數(shù)所在try快最接近的下面一條語(yǔ)句開(kāi)始執(zhí)行。如果沒(méi)有找到合適的異常申明，則最終會(huì)調(diào)用std :: unexpected()，并在其中調(diào)用std:terminate()直到abort()，程序被終止。
這也就意味著C++對(duì)于異常處理的模式始終是終止的。
例如:
|
#include <iostream.h>
static void func(int n)
{
if (n)
throw 100;
}
extern int main()
{
try
{
func(1);
cout<<"程序不會(huì)執(zhí)行到這里"<<endl;
}
catch(int)
{
cout<<"捕獲一個(gè)int型異常"<<endl;
}
catch(...)
{
cout<<"捕獲任意類型異常"<<endl;
}
cout<<"繼續(xù)執(zhí)行"<<endl;
return 0;
}
|
該程序在運(yùn)行時(shí)會(huì)打印如下信息：
捕獲一個(gè)int型異常
捕獲任意類型異常
至于異常處理的另一種模式恢復(fù)模式。可以通過(guò)循環(huán)檢測(cè)直到結(jié)果滿意為止。但在實(shí)際中，往往產(chǎn)生異常的地方與異常處理函數(shù)距離可能會(huì)比較遠(yuǎn)，在這種情況下恢復(fù)模式就不那么可行了。
雖然，在異常處理延調(diào)用棧向上走的過(guò)程中回析構(gòu)所有棧上的對(duì)象，但其并不會(huì)對(duì)堆中的對(duì)象進(jìn)行處理，這樣將會(huì)引起嚴(yán)重的資源泄露問(wèn)題。
例如：
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void func()
{
testclass *p = new testclass();
...
test(p); //這里會(huì)拋出異常
...
delete p; //在拋出異常后，這里不會(huì)被執(zhí)行，因此會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄露問(wèn)題。
}
|
為了解決這個(gè)問(wèn)題，C++提供了std::auto_ptr模板。其原理就是，將指針用一個(gè)棧上的模版實(shí)例保護(hù)起來(lái)，當(dāng)發(fā)生異常的時(shí)候，模版會(huì)被析構(gòu)，在析構(gòu)函數(shù)中指針也就被delete了。
例如:
void func()
{
std::auto_ptr<testclass> p(new testclass());
...
test(p.get());
...
} |
另外，在構(gòu)造函數(shù)中拋出異常并不會(huì)引發(fā)析構(gòu)函數(shù)。這一點(diǎn)要十分注意。因?yàn)檫@也會(huì)產(chǎn)生資源泄露問(wèn)題。
例如：
|
class test
{
public:
test() { c = new char[10]; throw -1;}
~test() {delete c;}
private:
char *c;
};
void proc()
{
try{
test t;
}
catch(int)
{
.......
}
}
|
由于異常是在test的構(gòu)造函數(shù)中產(chǎn)生的，因此其不會(huì)引發(fā)其析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用。于是就如程序所示，產(chǎn)生了內(nèi)存泄露問(wèn)題。對(duì)于這種問(wèn)題，最好的解決辦法還是使用auto_ptr。
對(duì)于析構(gòu)函數(shù)，則不要在其中拋出異常。其原因在于析構(gòu)函數(shù)會(huì)在其他異常拋出時(shí)被調(diào)用，這樣就會(huì)引發(fā)異常的重入問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致terminate()被調(diào)用。如果在析構(gòu)函數(shù)中真要拋出異常，如：析構(gòu)函數(shù)調(diào)用的函數(shù)會(huì)拋出異常等，則必須在該析構(gòu)函數(shù)內(nèi)將其捕獲。
前面說(shuō)到要“找到一個(gè)與異常對(duì)象類型像匹配的異常申明”。事實(shí)上，這種匹配并不要求的十分準(zhǔn)確。
考慮如下例子：
|
#include <iostream.h>
class base
{
public:
virtual void what()
{
cout << "base" << endl;
}
};
class derived: public base
{
public:
void what()
{
cout << "derived" << endl;
}
};
void f()
{
throw derived();
}
main()
{
try
{
f();
}
catch(base b)
{
b.what();
}
try
{
f();
}
catch(base& b)
{
b.what();
}
}
|
其顯示結(jié)果為：
base
derived
為什么會(huì)這樣呢。因?yàn)槿绻惓伋鲆粋€(gè)派生類對(duì)象，而恰好又其基類所捕獲到。那么該對(duì)象會(huì)被做"切片"處理。也就是說(shuō)相對(duì)于基類，派生元素會(huì)被割下。在例子中derived的vptr會(huì)被設(shè)為base的virtual table。因此虛函數(shù)what就會(huì)呈現(xiàn)出這種行為。而當(dāng)通過(guò)引用捕獲時(shí)，得到的僅僅是其地址，對(duì)象不會(huì)被做切片處理。vptr因此也就不會(huì)發(fā)生變化，所以what仍然呈現(xiàn)出來(lái)derived的行為。
因此，這也就提醒我們將基類處理放在最后，在實(shí)際中更有意義。因?yàn)檫@樣可以盡可能的在前面的處理中保存信息。
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