處理 C++ 中的異常會(huì)在語(yǔ)言級(jí)別上遇到少許隱含限制，但在某些情況下，您可以繞過(guò)它們。學(xué)習(xí)各種利用異常的方法，您就可以生產(chǎn)更可靠的應(yīng)用程序。
保留異常來(lái)源信息
在C++中，無(wú)論何時(shí)在處理程序內(nèi)捕獲一個(gè)異常，關(guān)于該異常來(lái)源的信息都是不為人知的。異常的具體來(lái)源可以提供許多更好地處理該異常的重要信息，或者提供一些可以附加到錯(cuò)誤日志的信息，以便以后進(jìn)行分析。
為了解決這一問(wèn)題，可以在拋出異常語(yǔ)句期間，在異常對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)中生成一個(gè)堆棧跟蹤。ExceptionTracer是示范這種行為的一個(gè)類。
清單 1. 在異常對(duì)象構(gòu)造函數(shù)中生成一個(gè)堆棧跟蹤
// Sample Program:
// Compiler: gcc 3.2.3 20030502
// Linux: Red Hat
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
/////////////////////////////////////////////
class ExceptionTracer
{
public:
ExceptionTracer()
{
void * array[25];
int nSize = backtrace(array, 25);
char ** symbols = backtrace_symbols(array, nSize);
for (int i = 0; i < nSize; i++)
{
cout << symbols[i] << endl;
}
free(symbols);
}
};
管理信號(hào)
每當(dāng)進(jìn)程執(zhí)行一個(gè)令人討厭的動(dòng)作，以致于 Linux? 內(nèi)核發(fā)出一個(gè)信號(hào)時(shí)，該信號(hào)都必須被處理。信號(hào)處理程序通常會(huì)釋放一些重要資源并終止應(yīng)用程序。在這種情況下，堆棧上的所有對(duì)象實(shí)例都處于未破壞狀態(tài)。另一方面，如果這些信號(hào)被轉(zhuǎn)換成C++ 異常，那么您可以優(yōu)雅地調(diào)用其構(gòu)造函數(shù)，并安排多層 catch 塊，以便更好地處理這些信號(hào)。
清單 2 中定義的 SignalExceptionClass，提供了表示內(nèi)核可能發(fā)出信號(hào)的 C++ 異常的抽象。SignalTranslator 是一個(gè)基于 SignalExceptionClass 的模板類，它通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)到 C++ 異常的轉(zhuǎn)換。在任何瞬間，只能有一個(gè)信號(hào)處理程序處理一個(gè)活動(dòng)進(jìn)程的一個(gè)信號(hào)。因此，SignalTranslator 采用了 singleton 設(shè)計(jì)模式。整體概念通過(guò)用于 SIGSEGV 的 SegmentationFault 類和用于 SIGFPE 的FloatingPointException 類得到了展示。
清單 2. 將信號(hào)轉(zhuǎn)換成異常
template class SignalTranslator
{
private:
class SingleTonTranslator
{
public:
SingleTonTranslator()
{
signal(SignalExceptionClass::GetSignalNumber(),
SignalHandler);
}
static void SignalHandler(int)
{
throw SignalExceptionClass();
}
};
public:
SignalTranslator()
{
static SingleTonTranslator s_objTranslator;
}
};
// An example for SIGSEGV
class SegmentationFault : public ExceptionTracer, public
exception
{
public:
static int GetSignalNumber() {return SIGSEGV;}
};
SignalTranslator
g_objSegmentationFaultTranslator;
// An example for SIGFPE
class FloatingPointException : public ExceptionTracer, public
exception
{
public:
static int GetSignalNumber() {return SIGFPE;}
};
SignalTranslator
g_objFloatingPointExceptionTranslator;
管理構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)中的異常
在全局(靜態(tài)全局)變量的構(gòu)造和析構(gòu)期間，每個(gè) ANSI C++ 都捕獲到異常是不可能的。因此，ANSI C++ 不建議在那些其實(shí)例可能被定義為全局實(shí)例(靜態(tài)全局實(shí)例)的類的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)中拋出異常。換一種說(shuō)法就是永遠(yuǎn)都不要為那些其構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)可能拋出異常的類定義全局(靜態(tài)全局)實(shí)例。不過(guò)，如果假定有一個(gè)特定編譯器和一個(gè)特定系統(tǒng)，那么可能可以這樣做，幸運(yùn)的是，對(duì)于Linux 上的 GCC，恰好是這種情況。
使用 ExceptionHandler 類可以展示這一點(diǎn)，該類也采用了 singleton 設(shè)計(jì)模式。其構(gòu)造函數(shù)注冊(cè)了一個(gè)未捕獲的處理程序。因?yàn)槊看沃荒苡幸粋€(gè)未捕獲的處理程序處理一個(gè)活動(dòng)進(jìn)程，構(gòu)造函數(shù)應(yīng)該只被調(diào)用一次，因此要采用 singleton 模式。應(yīng)該在定義有問(wèn)題的實(shí)際全局(靜態(tài)全局)變量之前定義 ExceptionHandler 的全局(靜態(tài)全局)實(shí)例。
清單 3. 處理構(gòu)造函數(shù)中的異常
class ExceptionHandler
{
private:
class SingleTonHandler
{
public:
SingleTonHandler()
{
set_terminate(Handler);
}
static void Handler()
{
// Exception from construction/destruction of global variables try
{
// re-throw throw;
}
catch (SegmentationFault &)
{
cout << “SegmentationFault” << endl;
}
catch (FloatingPointException &)
{
cout << “FloatingPointException” << endl;
}
catch (...)
{
cout << “Unknown Exception” << endl;
}
//if this is a thread performing some core activity
abort();
// else if this is a thread used to service requests
// pthread_exit();
}
};
public:
ExceptionHandler()
{
static SingleTonHandler s_objHandler;
}
};
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
class A
{
public:
A()
{
//int i = 0, j = 1/i;
*(int *)0 = 0;
}
};
// Before defining any global variable, we define a dummy instance
// of ExceptionHandler object to make sure that
// ExceptionHandler::SingleTonHandler::SingleTonHandler() is
invoked
ExceptionHandler g_objExceptionHandler;
A g_a;
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
int main(int argc, char* argv[])
{
return 0;
}
處理多線程程序中的異常
有時(shí)一些異常沒(méi)有被捕獲，這將造成進(jìn)程異常中止。不過(guò)很多時(shí)候，進(jìn)程包含多個(gè)線程，其中少數(shù)線程執(zhí)行核心應(yīng)用程序邏輯，同時(shí)，其余線程為外部請(qǐng)求提供服務(wù)。如果服務(wù)線程因編程錯(cuò)誤而沒(méi)有處理某個(gè)異常，則會(huì)造成整個(gè)應(yīng)用程序崩潰。這一點(diǎn)可能是不受人們歡迎的，因?yàn)樗鼤?huì)通過(guò)向應(yīng)用程序傳送不合法的請(qǐng)求而助長(zhǎng)拒絕服務(wù)攻擊。為了避免這一點(diǎn)，未捕獲處理程序可以決定是請(qǐng)求異常中止調(diào)用，還是請(qǐng)求線程退出調(diào)用。清單3 中 ExceptionHandler::SingleTonHandler::Handler() 函數(shù)的末尾處展示了該處理程序。
結(jié)束語(yǔ)
我簡(jiǎn)單地討論了少許 C++ 編程設(shè)計(jì)模式，以便更好地執(zhí)行以下任務(wù)：
·在拋出異常的時(shí)候追蹤異常的來(lái)源。
·將信號(hào)從內(nèi)核程序轉(zhuǎn)換成 C++ 異常。
·捕獲構(gòu)造和/或析構(gòu)全局變量期間拋出的異常。
·多線程進(jìn)程中的異常處理。