C++之异常处理
在以前我们学习C语言的时候，如果遇到错误我们是怎么处理的呢？
直接 return错误码？还是直接终止程序（assert）？当然还有不常见的C 标准库中setjmp和longjmp组合。
这些方法我相信大家在写代码的时候都会遇到各种各样的情况的吧。而且，C语言出错返回的错误码，我们经常需要自己去百度查询，非常麻烦。
但是，在C++中，大佬们给我们提供了异常处理机制，这就解决了C语言中程序崩溃之后我们查询的麻烦。
C++异常处理机制
什么是异常： 异常就是当一个函数发现自己出错了但处理不了就会抛出异常，让函数的直接或间接交给调用者处理的方式。
异常处理常用的接口
- 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: 在您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。
具体是这样的：
try
{
// 保护的标识代码
}catch( ExceptionName e1 )
{
// catch 块
}catch( ExceptionName e2 )
{
// catch 块
}catch( ExceptionName eN )
{
// catch 块
}
异常的使用
异常的抛出和捕获
异常的抛出和捕获规则
- 异常时通过抛出对象引发，该对象类型决定了要去激活哪一个catch块去处理该异常
- 被选中的处理代码是调用链中与该对象类型匹配且距离最近的哪一个
- 抛出异常对象后会生成一份临时拷贝，因为抛出的对象里可能是一个临时对象，所以会生成一个拷贝对象，这个临是对象会在catch后自动销毁
- 在不知道异常错误是什么的时候，**catch(…)**可以捕获任意类型的异常
- 在该规则下有个例外就是派生类抛出的异常可以再基类中捕获
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
int Div(int x, int y)
{
if (y == 0)
{
throw "Division by zero condition!";
}
return x / y;
}
void func()
{
int a, b;
cin >> a >> b;
cout << Div(a, b) << endl;
}
int main()
{
try
{
func();
}
catch (const char* errmsg)
{
cout << errmsg << endl;
}
catch (...)
{
cout << "unkown exception" << endl;
}
return 0;
}
在Linux当中我们经常会听到线程安全，那么这里我们还会听到异常安全。
异常安全
- 我们知道构造函数的目的就是完成对象的初始化，这里建议最好不要把异常放在构造函数当中，这样可能会造成对象初始化不完整或者对象不完整
- 不要再析构函数中抛异常，析构函数主要是完成资源的清理和释放，否则可能会造成资源泄漏
- 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（智能指针）来解决以上问题
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(A，B，C，D);
// 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 delete(std::size_t size, void* ptr) throw();
C++异常优缺点
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 T& operator[] 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
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 func（）throw(); 的方式规范化。
