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1. C语言传统的处理错误的方式
2. C异常概念
3. 异常的使用
3.1. 异常的抛出和捕获
3.2. 在函数调用链中异常栈展开匹配原则
3.3. 异常的重新抛出
3.4. 异常安全
3.5. 异常规范
4.自定义异常体系
5. C标准库的异常体系
6. 异常的优缺点
6.1. C异常的优点…目录
1. C语言传统的处理错误的方式
2. C异常概念
3. 异常的使用
3.1. 异常的抛出和捕获
3.2. 在函数调用链中异常栈展开匹配原则
3.3. 异常的重新抛出
3.4. 异常安全
3.5. 异常规范
4.自定义异常体系
5. C标准库的异常体系
6. 异常的优缺点
6.1. C异常的优点
6.2. C异常的缺点 1. C语言传统的处理错误的方式
传统的错误处理机制
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。如系统的很多库的接口函数都是通过把错误码放到errno中表示错误C A准库中setjmp和longjmp组合。这个不是很常用。
实际中C语言基本都是使用返回错误码的方式处理错误部分情况下使用终止程序处理非常严重的错误。 2. C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的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。这是通过使用 throw 关键字来完成的。catch: 在你想要处理问题的地方通过异常处理程序捕获异常catch 关键字用于捕获异常可以有多个catch进行捕获。try: try 块中的代码标识将被激活的特定异常,它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 块中放置可能抛出异常的代码try 块中的代码被称为保护代码。使用 try/catch 语句的语法如下所示
try
{// 保护的标识代码
}
catch( ExceptionName e1 )
{// catch 块
}
catch( ExceptionName e2 )
{// catch 块
}
catch( ExceptionName eN )
{// catch 块
} 3. 异常的使用 3.1. 异常的抛出和捕获
异常的抛出和匹配原则
异常是通过抛出对象而引发的该对象的类型决定了应该激活哪个catch的处理代码。
#includeiostream
using namespace std;void func1()
{throw 1; // 这里抛出得对象是一个整型所以会被捕获整型的catch块所捕获
}void func2()
{throw error; // 这里抛出得对象是一个字符串所以会被捕获字符串的catch块所捕获
}int main()
{try {func1();//func2();}catch(int errid){cout errid endl;}catch (const char* str){cout str endl;}return 0;
} 而如果将func1注释调用func2就会被下面的catch块所捕获。 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位置最近的那一个。
void func1()
{throw 1;
}
void func2()
{try{func1();}catch (int errid) // func1抛出异常由于在调用链中func2捕获的位置比main函数内捕获的位置更近所以会匹配func2中的catch{cout errid endl;}}int main()
{try{func2();}catch (int errid){cout errid endl;}return 0;
} 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。
void func1()
{throw 1;
}int main()
{try{func1();}catch (...){cout 未知异常 endl;}return 0;
} 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以后主要用到的也是这种方式3.2. 在函数调用链中异常栈展开匹配原则
首先检查throw本身是否在try块内部如果是再查找匹配的catch语句。如果有匹配的则调到catch的地方进行处理。没有匹配的catch则退出当前函数栈继续在调用函数的栈中进行查找匹配的catch。如果到达main函数的栈依旧没有匹配的则终止程序。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。所以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。找到匹配的catch子句并处理以后会继续沿着catch子句后面继续执行。3.3. 异常的重新抛出
有可能单个的catch不能完全处理一个异常在进行一些校正处理以后希望再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层的函数进行处理。
double Division(int a, int b)
{// 当b 0时抛出异常if (b 0){throw Division by zero condition!;}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* array new int[10];try {int len, time;cin len time;cout Division(len, time) endl;}catch (...){cout delete [] array endl;delete[] array;throw; // 重新抛出异常且内容不变}// ...cout delete [] array endl;delete[] array;
}
int main()
{try{Func();}catch (const char* errmsg) // 捕获Func重新抛出的异常{cout errmsg endl;}return 0;
} 3.4. 异常安全
构造函数完成对象的构造和初始化最好不要在构造函数中抛出异常否则可能导致对象不完整或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出异常否则可能导致资源泄漏(内存泄漏、句柄未关闭等)C中异常经常会导致资源泄漏的问题比如在new和delete中抛出了异常导致内存泄漏在lock和unlock之间抛出了异常导致死锁C经常使用RAII来解决以上问题。3.5. 异常规范
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掷的所有异常类型。函数的后面接throw()表示函数不抛异常。若无异常接口声明则此函数可以抛掷任何类型的异常。
// 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(ABCD);
// 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 new (std::size_t size, void* ptr) throw(); 4.自定义异常体系
实际使用中很多公司都会自定义自己的异常体系进行规范的异常管理因为一个项目中如果大家随意抛异常那么外层的调用者就很难搞了所以实际中都会定义一套继承的规范体系。这样大家抛出的都是继承的派生类对象捕获一个基类就可以了 。 下面举一个服务器开发中常用的异常体系
class Exception
{
public:Exception(const string errmsg, int id) //父类:_errmsg(errmsg),_id(id){}virtual string what() const{return _errmsg;}
protected:string _errmsg; // 异常信息int _id; // 异常id
};class SqlException : public Exception
{
public:SqlException(const string errmsg, int id, const string sql):Exception(errmsg, id), _sql(sql){}virtual string what() const{string str SqlException:;str _errmsg;str -;str _sql;return str;}private:const string _sql;
};class CacheException : public Exception
{
public:CacheException(const string errmsg, int id):Exception(errmsg, id){}virtual string what() const{string str CacheException:;str _errmsg;return str;}
};class HttpServerException : public Exception
{
public:HttpServerException(const string errmsg, int id, const string type):Exception(errmsg, id), _type(type) // 异常类型{}virtual string what() const{string str HttpServerException:;str _type;str :;str _errmsg;return str;}private:const string _type;
};void SQLMgr()
{srand(time(0));if (rand() % 7 0){throw SqlException(权限不足, 100, select * from name 张三);}//throw xxxxxx;
}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()
{// ...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();
}void ServerStart()
{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;}}
}int main()
{ServerStart();return 0;
} 5. C标准库的异常体系
C 提供了一系列标准的异常定义在 中我们可以在程序中使用这些标准的异常。它们是以父子类层次结构组织起来的如下所示 6. 异常的优缺点
6.1. C异常的优点
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错误的各种信息甚至可以包含堆栈调用的信息这样可以帮助更好的定位程序的bug。返回错误码的传统方式有个很大的问题就是在函数调用链中深层的函数返回了错误那么我们得层层返回错误最外层才能拿到错误.很多的第三方库都包含异常比如boost、gtest、gmock等等常用的库那么我们使用它们也需要使用异常。很多测试框架都使用异常这样能更好的使用单元测试等进行白盒的测试。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方式处理。比如Toperator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。6.2. C异常的缺点
异常会导致程序的执行流乱跳并且非常的混乱并且是运行时出错抛异常就会乱跳。这会导致我们跟踪调试时以及分析程序时比较困难。异常会有一些性能的开销。当然在现代硬件速度很快的情况下这个影响基本忽略不计。C没有垃圾回收机制资源需要自己管理。有了异常非常容易导致内存泄漏、死锁等异常安全问题。这个需要使用RAII来处理资源的管理问题。学习成本较高。C标准库的异常体系定义得不好导致大家各自定义各自的异常体系非常的混乱。异常尽量规范使用否则后果不堪设想随意抛异常外层捕获的用户苦不堪言。所以异常规范有两点一、抛出异常类型都继承自一个基类。二、函数是否抛异常、抛什么异常都使用 functhrow();的方式规范化。
