C++异常处理

2022-05-09 09:47:25

程序中的错误分为编译时的错误和运行时的错误。编译时的错误主要是语法错误，比如：句尾没有加分号，括号不匹配，关键字错误等，这类错误比较容易修改，因为编译系统会指出错误在第几行，什么错误。而运行时的错误则不容易修改，因为其中的错误是不可预料的，或者可以预料但无法避免的，比如内存空间不够，或者在调用函数时，出现数组越界等错误。如果对于这些错误没有采取有效的防范措施，那么往往会得不到正确的运行结果，程序不正常终止或严重的会出现死机现象。我们把程序运行时的错误统称为异常，对异常处理称为异常处理。C++中所提供的异常处理机制结构清晰，在一定程度上可以保证程序的健壮性。

　　C++中处理异常的过程是这样的：在执行程序发生异常，可以不在本函数中处理，而是抛出一个错误信息，把它传递给上一级的函数来解决，上一级解决不了，再传给其上一级，由其上一级处理。如此逐级上传，直到最高一级还无法处理的话，运行系统会自动调用系统函数terminate，由它调用abort终止程序。这样的异常处理方法使得异常引发和处理机制分离，而不在同一个函数中处理。这使得底层函数只需要解决实际的任务，而不必过多考虑对异常的处理，而把异常处理的任务交给上一层函数去处理。

1、C++异常处理语法

　　C++的异常处理机制有3部分组成：try(检查)，throw(抛出)，catch(捕获)。把需要检查的语句放在try模块中，检查语句发生错误，throw抛出异常，发出错误信息，由catch来捕获异常信息，并加以处理。一般throw抛出的异常要和catch所捕获的异常类型所匹配。异常处理的一般格式为：

　　try

　　{
　　　　被检查语句
　　　　throw 异常
　　}
　　catch(异常类型1)
　　{
　　　　进行异常处理的语句1
　　}
　　catch(异常类型2)
　　{
　　　　进行异常处理的语句2
　　}
　　...

下面我们用示例演示一下异常处理:

 #include "stdafx.h"
  #include <iostream>
  
  template <typename T>
  T Div(T x,T y)
  {
  if(y==0)
  throw y;//抛出异常
  return x/y;
 }
 
 int main()
 {
 int x=5,y=0;
 double x1=5.5,y1=0.0;
 try
     {
 //被检查的语句
         std::cout<<x<<"/"<<y<<"="<<Div(x,y)<<std::endl;
         std::cout<<x1<<"/"<<y1<<"="<<Div(x1,y1)<<std::endl;
     }
 catch(int)//异常类型
     {
         std::cout<<"除数为0,计算错误！"<<std::endl;//异常处理语句
     }
 catch(double)//异常类型
     {
         std::cout<<"除数为0.0,计算错误！"<<std::endl;//异常处理语句
     }
 
 return0;
 }

结果：

看了上述的示例代码，也许有人会问，第二个双精度类型的除法计算也应该抛出异常才对啊，在实际的运行过程中并非如此，其实该双精度类型除法函数根本没有被执行过。以上程序的执行规程为：调用函数Div(x,y)时发生异常，由函数Div中的语句"throw y"抛出异常，并不在往下执行return x/y，接着catch捕获int类型的异常并处理异常，最后直接执行"return 0"。因此函数Div(x1,y1)和catch(double){}模块根本没有被执行。如果，我们把y的值改为1，则结果就变成为：

如果在执行try语句模块时，没有发生异常，则catch语句块不起作用，流程转到其后的语句继续执行。从上述两个结果中可知第一次throw抛出的int类型所以找到处理该类型的catch，而第二次是抛出double类型所找到的是处理double类型的catch。

　　下面对异常处理补充几点：(1)try和catch块中必须要用花括号括起来，即使花括号内只有一个语句也不能省略花括号;(2)try和catch必须成对出现，一个try_catch结果中只能有一个try块，但可以有多个catch块，以便与不同的异常信息匹配;(3)如果在catch块中没有指定异常信息的类型，而用删节号"..."，则表示它可以捕获任何类型的异常信息;(4)如果throw不包括任何表达式，表示它把当前正在处理的异常信息再次抛出，传给其上一层的catch来处理;(5)C++中一旦抛出一个异常，如果程序没有任何的捕获，那么系统将会自动调用一个系统函数terminate，由它调用abort终止程序;

例子：

  #include "stdafx.h"
  #include <iostream>
  
  template <typename T>
  T Div(T x,T y)
  {
  if(y==0)
  throw y;//抛出异常
  return x/y;
 }
 
 int main()
 {
int x=5,y=1;
 double x1=5.5,y1=0.0;
 try
     {
 //被检查的语句
         std::cout<<x<<"/"<<y<<"="<<Div(x,y)<<std::endl;
         std::cout<<x1<<"/"<<y1<<"="<<Div(x1,y1)<<std::endl;
     }
 catch(...)//捕获任意类型异常
     {
 try
         {
             std::cout<<"任意类型异常！"<<std::endl;
 throw;//抛出当前处理异常信息给上一层catch
         }
 catch(int)//异常类型
         {
             std::cout<<"除数为0,计算错误！"<<std::endl;//异常处理语句
         }
catch(double)//异常类型
         {
            std::cout<<"除数为0.0,计算错误！"<<std::endl;//异常处理语句
        }
     
     }
    
 return0;
 }

结果：

在C++中，throw抛出异常的特点有：
　　（1）可以抛出基本数据类型异常，如int和char等；
　　（2）可以抛出复杂数据类型异常，如结构体（在C++中结构体也是类）和类；
　　（3）C++的异常处理必须由调用者主动检查。一旦抛出异常，而程序不捕获的话，那么abort()函数就会被调用，弹出如图1所示的对话框，程序被终止；
　　（4）可以在函数头后加throw([type-ID-list])给出异常规格，声明其能抛出什么类型的异常。type-ID-list是一个可选项，其中包括了一个或多个类型的名字，它们之间以逗号分隔。如果函数没有异常规格指定，则可以抛出任意类型的异常。

2 标准异常

namespace std
{
　 //exception派生
　 class logic_error; //逻辑错误,在程序运行前可以检测出来
　 //logic_error派生
　 class domain_error; //违反了前置条件
　 class invalid_argument; //指出函数的一个无效参数
　 class length_error; //指出有一个超过类型size_t的最大可表现值长度的对象的企图
　 class out_of_range; //参数越界
　 class bad_cast; //在运行时类型识别中有一个无效的dynamic_cast表达式
　 class bad_typeid; //报告在表达试typeid(*p)中有一个空指针p
　 //exception派生
　 class runtime_error; //运行时错误,仅在程序运行中检测到
　 //runtime_error派生
　 class range_error; //违反后置条件
　 class overflow_error; //报告一个算术溢出
　 class bad_alloc; //存储分配错误
}
　　请注意观察上述类的层次结构，可以看出，标准异常都派生自一个公共的基类exception。基类包含必要的多态性函数提供异常描述，可以被重载。下面是exception类的原型：
class exception
{
　 public:
　　 exception() throw();
　　 exception(const exception& rhs) throw();
　　 exception& operator=(const exception& rhs) throw();
　　 virtual ~exception() throw();
　　 virtual const char *wh
}

3、异常处理函数

在标准C++中，还定义了数个异常处理的相关函数和类型（包含在头文件<exception>中）：
namespace std
{
　 //EH类型
　 class bad_exception;
　 class exception;
　 typedef void (*terminate_handler)();
　 typedef void (*unexpected_handler)();
　 // 函数
　 terminate_handler set_terminate(terminate_handler) throw();
　 unexpected_handler set_unexpected(unexpected_handler) throw();
　 void terminate();
　 void unexpected();
　 bool uncaught_exception();
}
　　其中的terminate相关函数与未被捕获的异常有关，如果一种异常没有被指定catch模块，则将导致terminate()函数被调用，terminate()函数中会调用ahort()函数来终止程序。可以通过set_terminate(terminate_handler)函数为terminate()专门指定要调用的函数，例如：
#include <cstdio>
#include <exception>
using namespace std;
//定义Point结构体（类）
typedef struct tagPoint
{
　 int x;
　 int y;
} Point;
//扔出Point异常的函数
static void f()
{
　 Point p;
　 p.x = 0;
　 p.y = 0;
　 throw p;
}
//set_terminate将指定的函数
void terminateFunc()
{
　 printf("set_terminate指定的函数\n");
}
int main()
{
　 set_terminate(terminateFunc);
　 try
　 {
　　 f(); //抛出Point异常
　 }
　 catch (int) //捕获int异常
　 {
　　 printf("捕获到int异常");
　 }
　 //Point将不能被捕获到,引发terminateFunc函数被执行
　 return 0;
}
　　这个程序将在控制台上输出 "set_terminate指定的函数" 字符串，因为Point类型的异常没有被捕获到。当然，它也会弹出图1所示对话框（因为调用了abort()函数）。
　　上述给出的仅仅是一个set_terminate指定函数的例子。在实际工程中，往往使用set_terminate指定的函数进行一些清除性的工作，其后再调用exit(int)函数终止程序。这样，abort()函数就不会被调用了，也不会输出图1所示对话框。
　　关于标准C++的异常处理，还包含一些比较复杂的技巧和内容，我们可以查阅《more effective C++》的条款9～条款15。

参考：

1 http://www.cnblogs.com/CaiNiaoZJ/archive/2011/08/19/2145349.html

2 http://blog.chinaunix.net/uid-21411227-id-1826957.html

3 c++ primer page 580~

C++异常处理,布布扣,bubuko.com

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