异常处理
Error
C Error
C和C++ 解决容错
异常定义
- 语法格式
- 使用条例
- 异常流程测试
栈自旋
- unwinding
- RAII in Exception
Standard Exception
- 异常自定义与抛出
- 标准异常
- - 标准异常分类
  - 标准异常使用

异常处理

Error

Error 译为错误，常见的 Error 有编译时 Error 和运行时 Error。运行时的 Error 又分为不可预料的逻辑错误和可以预料的运行异常。

可以预料的运行异常，常见的有，I/0，文件打开失败，动态内存分配失败，越界访问等。

C Error

C 语言中错误的处理，通常采用返回值的方式或是置位全局变量的方式。这就存在两个问题。如果返回值正是我们需要的数据，且返回数据同出错数据容错性不高。全局变量，在多线程中易引发竞争。而且，当错误发生时，上级函数要出错处理，层层上报，造成过多的出错处理代码，且传递的效率低下。

C++ 通过异常实现了返回与错误的处理的分离。

C和C++ 解决容错

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
double triangleArea(double x, double y, double z)
{double area;double s = (x + y + z) / 2;if (x + y > z && y + z > x && x + z > y)       //逻辑代码area = sqrt(s * (s - x) * (s - y) * (s - z));else                                      //错误接口return -1.0;return area;
}
int main()
{int a, b, c;float area;while (1){cin >> a >> b >> c;if (a > 0 && b > 0 && c > 0){area = triangleArea(a, b, c);if (area == -1.0)cout << "输入的三角形不合法" << endl;elsecout << "Area:" << area << endl;}}return 0;
}

运行结果为：

上面函数triangleArea中把正常逻辑代码和错误码整合到一个函数接口进行返回。

那么C++里面对于错误就会单独处理。

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
double triangleArea(double x, double y, double z)
{double area;double s = (x + y + z) / 2;if (x + y > z && y + z > x && x + z > y)area = sqrt(s * (s - x) * (s - y) * (s - z));elsethrow - 1.0;return area;
}
int main()
{int a, b, c;float area;try {while (1){cin >> a >> b >> c;if (a > 0 && b > 0 && c > 0){area = triangleArea(a, b, c);cout << "Area:" << area << endl;}}}catch (double e){cout << "return " << e << endl;cout << "输入的三角形不合法" << endl;}return 0;
}

运行结果为：

上面代码中，如果出现一场，就抛出异常。不和功能代码进行整合。把错误处理和返回分离。

分析：

1，把可能发生异常的语句放在 try 语句声当中。try 不影响原有语句的执行流程。

2，若未发生异常，catch 子语句并不起作用。程序会流转到 catch 子句的后面执行。

3，若 try 块中发生异常，则通过 throw 抛出异常。throw 抛出异常后，程序立即离开本函数，转到上一级函数。所以 triangleArea 函数中的 return 语句不会执行。

图解说明：

4，throw 抛出数据，类型不限。既可以是基本数据类型，也可以是构造数据类型。

5，程序流转到 main 函数以后，try 语句块中抛出进行匹配。匹配成功，执行 catch语句，catch 语句执行完毕后。继续执行后面的语句。

6，如无匹配，系统调用 terminate 终止程序。

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
double triangleArea(double x, double y, double z)
{double area;double s = (x + y + z) / 2;if (x + y > z && y + z > x && x + z > y)area = sqrt(s * (s - x) * (s - y) * (s - z));elsethrow - 1;return area;
}
int main()
{int a, b, c;float area;try {while (1){cin >> a >> b >> c;if (a > 0 && b > 0 && c > 0){area = triangleArea(a, b, c);cout << "Area:" << area << endl;}}}catch (double e){cout << "return " << e << endl;cout << "输入的三角形不合法" << endl;}return 0;
}

上面代码异常返回值为1，但是catch参数类型为double 那么直接会出现问题：

运行结果：

我们可以换一种写法，catch参数为…

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
double triangleArea(double x, double y, double z)
{double area;double s = (x + y + z) / 2;if (x + y > z && y + z > x && x + z > y)area = sqrt(s * (s - x) * (s - y) * (s - z));elsethrow - 1;return area;
}
int main()
{int a, b, c;float area;try {while (1){cin >> a >> b >> c;if (a > 0 && b > 0 && c > 0){area = triangleArea(a, b, c);cout << "Area:" << area << endl;}}}catch (double e){cout << "return " << e << endl;cout << "输入的三角形不合法" << endl;}catch (...){cout << "捕获到了未知异常" << endl;}return 0;
}

运行结果为：

如果没有任何捕获，系统将会杀死程序运行。

异常定义

语法格式

try
{被检查可能抛出异常的语句
}
catch(异常信息类型 [变量名])
{进行异常处理的语句
}

使用条例

1，被检语句必须放在 try 块中，否则不起作用。

2，try catch 中花括号不可省。

3，一个 try-catch 结构中，只能有一个 try 块，catch 块却可以有多个。以便与不同的类型信息匹配。

try{}
catch(double){}
catch(int){}
catch(char){}
catch(float){}

4，throw 抛出的类型，既可以是系统预定义的标准类型也可以是自定义类型。从抛出到 catch 是一次复制拷贝的过程。如果有自定义类型，要考虑自定义类型的拷贝问题。

5，异常匹配，不作类型转化。如果 catch 语句没有匹配异常类型信息，就可以用(…)表示可以捕获任何异常类型的信息。

catch(...)
{ cout<<"catch a  unknow exception"<<endl;
}

6.try-catch 结构可以与 throw 在同一个函数中，也可以不在同一个函数中，throw抛出异常后，先在本函数内寻找与之匹配的 catch 块，找不到与之匹配的就转到上一层，如果上一层也没有，则转到更上一层的 catch 块。如果最终找不到与之匹配的 catch 块，系统则会调有系统函数 terminate 使程序终止。

层级管理中，最好的处理方式就是在本层内解决，一旦出现异常层层上抛，工程量很大的时候就会打破层级管理的设计，所以不常使用。

异常流程测试

在中间环节，来测试异常的流程。

#include <iostream>using namespace std;//通过声明的方式，告知，调用方，如何处理
void func() throw(char)
{throw 'a';
}
//什么都没有写的情况-> 上抛
//写点什么,处理自己可以处理的部分 ，若无匹配上抛
void foo()
{try{func();}catch (int i){cout << "foo() catch " << i << endl;}catch (...) //若无匹配，写日志上抛{cout << "log throw up" << endl;throw;}
}
int main()
{try {foo();}catch (int i) {cout << "main() catch int " << i << endl;}catch (double i) {cout << "main() catch double " << i << endl;}return 0;
}

运行结果为：

如果抛出double类型，并且有double类型异常接受。

#include <iostream>using namespace std;//通过声明的方式，告知，调用方，如何处理
void func() throw(double)
{throw 1.1;
}
//什么都没有写的情况-> 上抛
//写点什么,处理自己可以处理的部分 ，若无匹配上抛
void foo()
{try{func();}catch (int i){cout << "foo() catch " << i << endl;}catch (...) //若无匹配，写日志上抛{cout << "log throw up" << endl;throw;}
}
int main()
{try {foo();}catch (int i) {cout << "main() catch int " << i << endl;}catch (double i) {cout << "main() catch double " << i << endl;}return 0;
}

运行结果为：

抛出异常声明
(1)一个不抛掷任何类型异常的函数可以声明为：
void func() throw(); //推荐使用

(2)如果在函数声明中没有包含异常接口声明，则函数可以抛掷任何类型的异常，
例如：
void func(); //不推荐

(3)为了加强程序的可读性，可以在函数声明中列出可能抛出的所有异常类型。
例如：
void func() throw (A, B, C , D); //这个函数 func（）能够且只能抛出类型 A B C D及其子类型的异常。

(4)如果一个函数抛出了它的异常接口声明所不允许抛出的异常，该函数默认行为调用 terminate 函数中止程序。

代码说明：

#include <iostream>
using namespace std;
class up {};
class down {};
void g()
{throw 1;
}
//异常规格说明，f 函数只能抛出 up 和 down 类型的异常
void f(int i)throw(up, down) {switch (i) {case 1: throw up();case 2: throw down();}g();
}
int main()
{try {// f(1);f(4);}catch (...){cout << "捕获一个未知异常" << endl;}return 0;
}

运行结果为：

栈自旋

unwinding

异常被抛出后，从进入 try 块起，到异常被抛掷前，这期间在栈上的构造的所有对象，都会被自动析构。析构的顺序与构造的顺序相反。这一过程称为栈的解旋(unwinding)。

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class A
{public:A(){cout << "A constructor" << endl;}~A(){cout << "~A destructor" << endl;}
};
int divide(int x, int y)
{A a;if (y == 0)throw('a');return x / y;
}
void myDivide(int x, int y)
{divide(x, y);
}
int main()
{try {myDivide(4, 0);}catch (int x) {cout << "x" << endl;cout << x << endl;}catch (double y) {cout << "y" << endl;cout << y << endl;}catch (...){cout << "no x, no y" << endl;}return 0;
}

运行结果为：

我们可以看到栈上发生了析构。

我们对于代码进行修改：

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class A
{public:A(){cout << "A constructor" << endl;}~A(){cout << "~A destructor" << endl;}
};
int divide(int x, int y)
{A *p = new A;if (y == 0)throw('a');return x / y;
}
void myDivide(int x, int y)
{divide(x, y);
}
int main()
{try {myDivide(4, 0);}catch (int x) {cout << "x" << endl;cout << x << endl;}catch (double y) {cout << "y" << endl;cout << y << endl;}catch (...){cout << "no x, no y" << endl;}return 0;
}

运行结果为：

我们可以看到，如果是堆上的内存不会发生析构，那么就会导致内存泄露。
我们对于代码进行修改：

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
class A
{public:A(){cout << "A constructor" << endl;}~A(){cout << "~A destructor" << endl;}
};
int divide(int x, int y)
{A *p = new A;auto_ptr<A> pa(new A);  //RAII  资源获取(new)及初始化(构造)if (y == 0)throw('a');return x / y;
}
void myDivide(int x, int y)
{divide(x, y);
}
int main()
{try {myDivide(4, 0);}catch (int x) {cout << "x" << endl;cout << x << endl;}catch (double y) {cout << "y" << endl;cout << y << endl;}catch (...){cout << "no x, no y" << endl;}return 0;
}

运行结果为：

栈自旋也就是说，在抛出异常的时候要清栈，那么new的资源必须经过RAII包裹，否则就会泄露。

RAII in Exception

而堆上的空间，则会泄漏。利用遵循 RAII 思想的智能指针来解决。

Standard Exception

异常自定义与抛出

MyExcept

如果导致异常的因素有5个，我们不能抛出5次，所以就打包为一个类。

#include <iostream>using namespace std;class MyException
{public:MyException(){cout << "MyException constructor" << endl;}MyException(const MyException&){cout << "MyException copy constructor" << endl;}~MyException(){cout << "~MyException destructor" << endl;}
};
int divide(int x, int y)
{if (y == 0)throw(MyException());  //抛出类return x / y;
}
void myDivide(int x, int y)
{    divide(x, y);
}
int main()
{try {myDivide(4, 0);}catch (const MyException& a) {     //& cout << "catch self define myexception" << endl;}return 0;
}

运行结果为：

我们可以看到一次构造和一次析构。

标准异常

标准异常分类

标准异常使用

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{double* p;for (int i = 0; i < 1000; i++){p = new double[900000000];}return 0;
}

上面代码会编译会出现错误：

我们对于异常进行处理：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{try {double* p;for (int i = 0; i < 1000; i++){p = new double[900000];}}catch (std::bad_alloc & e) {cout << e.what() << endl;exit(-1);}return 0;
}

运行结果为：

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