1、异常的基本概念
-
异常：是指在程序运行的过程中发生的一些异常事件（如：除数为0，数组下标越界，栈溢出，访问非法内存等）
-
C++的异常机制相比C语言的异常处理：
- 函数的返回值可以忽略，但异常不可以忽略（忽略异常程序会结束）
- 整型返回值没有任何语义信息，而异常却包含语义信息，有时从类名中就能体现出来
try{throw 异常值; } catch (异常类型1 异常值1) {} catch (异常类型2 异常值2) {} catch (异常类型3 异常值3) {} catch (...){ // 任何异常都可以捕获}
2、异常使用
- 抛出异常位置后面的代码将没有机会执行，并且跳转到对应的捕获函数进行捕获
- 通过不同类型的异常捕获进行处理，对于没有适合的捕获将会走默认的任意异常捕获
- 如果没有任意异常捕获，并且向外抛出知道main也没有处理，那么程序将会直接结束！
2.1、异常的抛出与捕获
void test1()
{try {
// throw 1; //
// throw 'a';throw 3.14f;} catch (int e) {std::cout << "int 异常值为: " << e << std::endl;} catch (char e){std::cout << "char 异常值为: " << e << std::endl;} catch (...){std::cout << "默认异常处理" << std::endl;}
}
2.2、栈解旋
异常被抛出后，从进入try块起到异常抛出前（throw），这期间在栈上创建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，这一过程被称为栈解旋。
void test2()
{try {A a1(10);A a2(20);A a3(30);throw 1;A a4(40);} catch (int e){std::cout << "int 异常值为: " << e << std::endl;} catch (char e){std::cout << "char 异常值为: " << e << std::endl;} catch (...){std::cout << "默认异常处理" << std::endl;}std::cout << "------------------" << std::endl;
}
/*
A(), m = 10
A(), m = 20
A(), m = 30
~A(), m = 30
~A(), m = 20
~A(), m = 10
int 异常值为: 1
------------------
*/
3、异常的接口声明
- 异常的接口声明描述一个函数可以抛出哪些类型的异常
- 为什么要抛出异常：有时候当前代码中不希望看到任何的异常处理，当遇到异常时向外抛出，并集中处理
3.1、函数默认
函数声明时不指定任何异常信息的描述，表示可以抛出任何异常
void test3()
{
// throw 1;
// throw 'a';throw "string";
}
3.2、抛出指定类型异常
- 被指定只能抛出int和char类型的异常，抛出其他类型的异常将无法捕获
- 但这种具体化可能抛出异常的类型写法在C++17中被移除了，C++17中推荐不写或者写noexcept(false)表示可能有异常抛出。
void func4() throw(int, char) // noexcept(false)
{throw "hello";
}
void test4()
{try {func4();} catch (int e){std::cout << "int 异常值为: " << e << std::endl;} catch (char e){std::cout << "char 异常值为: " << e << std::endl;} catch (const char * e){std::cout << "string 异常值为: " << e << std::endl;} catch (...){std::cout << "默认异常处理" << std::endl;}std::cout << "------------------" << std::endl;
}
/*
terminate called after throwing an instance of 'char const*'
*/
3.3、不抛出任何异常
- throw()表示不抛出任何异常，但是函数体内依然可以继续抛出，然而即使抛出外部捕获也无法处理
- C++11之后推荐使用noexcept表示不抛出任何异常
void func5() throw() // noexcept
{throw 1;
}
void test5()
{try {func5();} catch (int e){std::cout << "int 异常值为: " << e << std::endl;} catch (char e){std::cout << "char 异常值为: " << e << std::endl;} catch (const char * e){std::cout << "string 异常值为: " << e << std::endl;} catch (...){std::cout << "默认异常处理" << std::endl;}std::cout << "------------------" << std::endl;
}
/*
terminate called after throwing an instance of 'int'
*/
4、异常变量的生命周期
class MyException{
public:MyException(){std::cout << "异常变量构造函数" << std::endl;}MyException(const MyException& myException){std::cout << "拷贝构造函数" << std::endl;}~MyException(){std::cout << "析构函数" << std::endl;}
};
4.1、抛出普通变量异常
抛出普通变量异常会发生拷贝构造，可能会导致一部分的性能丢失
void Life_test1()
{try{throw MyException{};} catch (MyException e){std::cout << "----------" << std::endl;}
}
/*
异常变量构造函数
拷贝构造函数
----------
析构函数
析构函数
*/
4.2、抛出指针类型异常
抛出指针类型异常需要注意释放对象的内存空间，长期不释放会导致堆区空间告急
void Life_test2()
{try{throw new MyException();} catch (MyException* e){std::cout << "----------" << std::endl;delete e;}
}
/*
异常变量构造函数
----------
析构函数
*/
4.3、抛出引用类型异常
推荐使用抛出引用类型的异常处理，不会进行拷贝和手动分配堆区空间的问题，不会造成内存泄漏和性能负担
void Life_test3()
{try{throw MyException();} catch (MyException& e){std::cout << "----------" << std::endl;}
}
/*
异常变量构造函数
----------
析构函数
*/
5、异常的多态
-
实际开发中应该会对所有的异常进行封装处理，不然catch语句太多太多无法处理，代码狮山
-
这种情况就可以考虑使用多态的特性了，定义基类异常，所有可能的异常都继承基类异常，而捕获时只需要捕获基类异常即可
class BaseException{
public:virtual void printException(){std::cout << "BaseException" << std::endl;}
};class NullPointerException: public BaseException{
public:virtual void printException(){std::cout << "空指针异常!" << std::endl;}
};class OutOfRangeException: public BaseException{
public:virtual void printException(){std::cout << "越界访问异常!" << std::endl;}
};void polymorphism_exception_test1()
{try {
// throw NullPointerException(); // 输出： 空指针异常!throw OutOfRangeException(); // 输出： 越界访问异常!} catch (BaseException& baseException){baseException.printException();}
}
6、C++标准异常
| 异常名称 | 描述 |
|---|---|
| exception | 所有标准异常的父类 |
| bad_alloc | 当operator new和operator new[]请求分配内存失败时的异常 |
| bad_exception | 这是个特殊的影响，如果函数的异常抛出列表里声明了bad_exception异常，当函数内部抛出了异常列表中没有的异常，这时调用的unexpected函数中若抛出异常，不论什么类型都会被替换为bad_exception类型 |
| bad_typeid | 使用typeid操作符获取一个nullptr指针的类型，这时抛出bad_typeid异常 |
| bad_cast | 使用dynamic_cast转换引用失败的时抛出 |
| ios_base::failure | io操作过程中出现错误 |
| logic_error | 逻辑错误，可以在运行前检测的错误 |
| runtime_error | 运行时错误，仅在运行时才可以检测的错误 |
logic_error子类
| 异常名称 | 描述 |
|---|---|
| length_error | 试图生成一个超过该类型最大长度的对象是，例如vector的resize操作 |
| domain_error | 参数的阈值错误，主要用在数学函数中。例如使用一个负值调用只能操作非负数的函数 |
| out_of_range | 超出有效范围 |
| invalid_argument | 参数不合适。标准库中，当利用一个非’0’和’1’的string对象构造bitset时抛出这个异常 |
runtime_error子类
| 异常名称 | 描述 |
|---|---|
| range_error | 计算结果超出了有意义的值域范围 |
| overflow_error | 算术计算上溢出 |
| underflow_error | 算数计算下溢出 |
void standard_exception_test1()
{try {throw std::out_of_range("我越界了, 哈哈哈!");
// throw std::bad_alloc(); // 输出：std::bad_alloc
// throw std::bad_cast(); // 输出：std::bad_cast} catch (std::exception& e){std::cout << e.what() << std::endl; // 我越界了, 哈哈哈！}
}
6.1、继承标准异常抛出
- 这个函数在继承重写时需要加入noexcept或者对应的宏，防止子类异常抛出前被父类提前抛出
- const表示这个函数只能读不能改
- 当标准异常无法满足开发需求时，可以通过继承基类异常来编写自己的异常进行抛出，这样接口就统一了。
class NewException: public std::exception{
private:std::string msg;
public:NewException() :msg("我异常了!"){}explicit NewException(const std::string &msg) : msg(msg) {}virtual const char *what() const noexcept override { // 需要加入noexceptreturn msg.c_str();}~NewException() {}
};void standard_exception_test2()
{try {throw NewException();} catch (std::exception& e){std::cout << e.what() << std::endl; // 输出：我异常了!}
}
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