【C++学习笔记】异常处理

缺乏、安全感 2023-01-24 02:11 14阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  0x00 前言
 *  0x01 C++异常处理的实现
 *   *  1 异常处理的语法
     *  2 异常接口声明
 *  0x02 异常处理中的构造和析构

# 0x00 前言 #

文章中的文字可能存在语法错误以及标点错误，请谅解；

如果在文章中发现代码错误或其它问题请告知，感谢！

本文档为个人边学习边记录的C++笔记，非教程，**笔记中会存在引用他人文章内容的部分**，被引用的原文不会被特殊标记出来，但会在参考文档中给出原文链接。

# 0x01 C++异常处理的实现 #

C++异常处理机制使得异常的引发和处理不必在同一函数中，这样底层的函数可以着重解决具体问题，而不必过多的考虑对异常的处理。

try，throw和catch语句就是C++中用于实现异常处理的机制。

## 1 异常处理的语法 ##

throw 表达式语法：

throw 表达式

try块语法：

try
    	复合语句
    catch(异常声明)
    	复合语句
    catch(异常声明)
    	复合语句
    	……

如果某段程序中发现了自己不能处理的异常，就可以使用throw表达式抛掷这个异常，将它抛掷给调用者。

throw的操作数表示异常类型语法上与return语句的操作数相似。

try子句后的复合语句就是代码的保护段。如果预料某段程序代码（或对某个函数的调用）有可能发生异常，就将它放在try子句之后。如果这段代码（或被调函数）运行时真的遇到异常情况，其中的throw表达式就会抛掷这个异常。

catch子句后的复合语句是异常处理程序，捕获由throw表达式抛掷的异常。异常声明部分指明了子句处理的异常的类型和异常参数名称，它与函数的形参是类似的，可以是某个类型的值，也可以是引用。类型可以是任何有效的数据类型，包括C++类。如果异常类型声明是一个省略号（…），catch子句便处理所有类型的异常，这段处理程序必须是try块最后一段处理程序。

异常处理的执行过程如下：  
（1）程序通过正常的顺序执行达到try语句， 然后执行try块内的保护段。  
（2）如果在保护段执行期间没有引起异常，那么跟在try块后的catch子句不执行。程序从异常被抛掷的try块后跟随的最后一个catch子句后面的语句继续执行下去。  
（3）程序执行到一个throw表达式时，一个异常对象会被创建。若异常的抛出本身在一个try子句内，则该try语句后的catch子句会按顺序检查异常类型是否与声明类型匹配；若异常抛出点本身不在任何try子句内，或抛出的异常与各个catch子句声明的类型皆不匹配，则结束当前函数的执行，回到当前函数的调用点，把调用点作为异常抛出点，然后重复这一过程。此处理继续下去，直到异常成功被一个catch语句捕获。  
（4）如果始终未找到与被抛掷异常匹配的catch子句，最终main函数会结束执行，则运行库函数terminate将被自动调用，而函数terminate的默认功能函数时终止程序。  
（5）如果找到一个匹配的catch子句，则catch子句后的复合语句会被执行。复合语句执行完毕后，当前try块（包括try子句和一系列catch子句）即执行完毕。

例：处理除零异常

#include<iostream>
    using namespace std;
    
    int divide(int x, int y){ 
    	if(y == 0)
    		throw x;
    	return x / y;
    }
    
    int main(){ 
    	try{ 
    		cout << "5 / 2" << divide(5, 2) << endl;
    		cout << "8 / 0" << divide(8, 0) << endl;
    		cout << "7 / 1" << divide(7, 1) << endl;		
    	}catch(int e){ 
    		cout << e << "is divided by zero!" << endl;
    	}
    	cout << "That is OK." << endl;
    	return 0;
    }

运行结果：

5 / 22
    8 / 08is divided by zero!
    That is OK.

## 2 异常接口声明 ##

为了加强程序的可读性，使函数的用户能够方便的知道所使用的函数会抛掷哪些异常，可以在函数的声明中列出这个函数可能抛掷的所有异常类型，例如：

void fun() throw(A,B,C,D);

这表明函数fun（）能够且只能够抛掷类型A，B，C，D及其子类型的异常。

一个不抛掷任何类型异常的函数可以进行如下声明：

void fun() throw();

# 0x02 异常处理中的构造和析构 #

C++异常处理的真正功能，不仅在于它能够处理各种不同类型的异常，还在于它具有为异常抛掷前构造的所有局部对象自动调用析构函数的能力。  
异常被抛出后，从进入try块（与截获异常的catch子句相对应的那个try块）起，到异常被抛掷前，这期间在栈上的构造（且尚未析构）的所有对象都会被自动析构，析构的顺序与构造的顺序相反，这一过程为栈的解旋（unwinding）。

例：使用带析构语义的类的C++异常处理：

#include<iostream>
    #include<string>
    
    using namespace std;
    
    class MyException{ 
    public:
    	MyException(const string &message):message(message){ }
    	~MyException(){ }
    	const string &getMessage() const { return message;}
    private:
    	string message;
    };
    
    class Demo{ 
    public:
    	Demo(){ cout << "Constructor of Demo" << endl;}
    	~Demo(){ cout << "Destructor of Demo" << endl;}
    };
    
    void func() throw(MyException){ 
    	Demo d;
    	cout << "Throw MyException in func()" << endl;
    	throw MyException("exception thrown by func()");
    }
    
    int main(){ 
    	cout << "In main function" << endl;
    	try{ 
    		func();
    	}catch(MyException& e){ 
    		cout << "Caught an exception: " << e.getMessage() << endl;
    	}
    	
    	cout << "Resume the execution of main()" << endl;
    	return 0;
    }

运行结果：

In main function
    Constructor of Demo
    Throw MyException in func()
    Destructor of Demo
    Caught an exception: exception thrown by func()
    Resume the execution of main()

《C++语言程序设计（第4版）》书上所有章节出现的示例源代码随着学习的深入会陆续上传至github，代码为个人手动输入并通过编译，有的示例代码可能没有注释：[https://github.com/fyw4/C-plus-plus-learning-example][https_github.com_fyw4_C-plus-plus-learning-example]

以上。

参考文档：  
郑莉 董渊 何江舟.《C++语言程序设计（第4版）》\[M\].北京：清华大学出版社。

[https_github.com_fyw4_C-plus-plus-learning-example]: https://github.com/fyw4/C-plus-plus-learning-example