C++笔记（9） 异常

程序有时会遇到运行阶段错误，导致程序无法正常走下去。对于这种问题，处理方法主要有：

1.调用abort()

Abort()函数原型位于头文件cstdlib，其典型实现是向标准错误流（即cerr使用的错误流）发送消息abnormal program termination（程序异常终止），然后中止程序。它还返回一个随实现而异的值，告诉操作系统，处理失败。abort()是否刷新文件缓存区取决于实现。如果愿意还可以用exit()，该函数刷新文件缓存区，但不显示消息。

2. 使用函数的返回值来指出问题

例如，ostream类的get(void)成员，通常返回下一个输入字符的ASCII码，但到达文件尾时，将返回特殊值EOF。

3.异常机制

对异常的处理有3个组成部分：

• 引发异常
• 使用处理程序捕获异常
• 使用try块

下面是一个实例，抛出一个除以零的异常，并在 catch 块中捕获该异常。

#include <iostream>
using namespace std;

double division(int a, int b)
{
　　
   if( b == 0 )
   {
      throw "Division by zero condition!";//抛出异常
   }
   return (a/b);
}

int main ()
{
   int x = 50;
   int y = 0;
   double z = 0;
try {//start of try block
     z = division(x, y);
     cout << z << endl;
   }//end of try block

catch (const char* msg) {//start of exception handler
     cerr << msg << endl;
   }//end of exception handler

   return 0;
}

由于我们抛出了一个类型为 const char* 的异常，因此，当捕获该异常时，我们必须在 catch 块中使用 const char*。当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Division by zero condition!

如果在执行完try块中的语句后，没有引发任何异常，则程序跳过try后面的catch块，直接执行处理程序后面的第一条语句。

异常的特性：

1. 执行throw语句类似于执行返回语句，因为它也将中止函数的执行。但还是有些不同之处：

1）throw不是将控制权返回给调用程序，而是导致程序沿调用序列后退，直到找到包含try块的函数。

2）引发异常时，编译器总是创建一个临时拷贝，即使异常规范和catch块中指定的是引用。

class problem{...}
...
void super() throw (problem)
{
    ...
    if(oh_no)
    {
        problem oops;
        throw oops;//抛出的是oops的副本
        ...
    }
}
try{
    super();
}
catch(problem & p)//p是oops副本的引用，在函数super()执行完毕后，oops将不复存在
{
    ...
}

既然throw语句将生成副本，为什么代码中还要使用引用呢？

• 将引用作为返回值的通常原因是避免创建副本以提高效率
• 基类引用可以执行派生类对象

2. 基类引用能够捕获任何异常对象，而派生类对象只能捕获它所属类及从这个类派生而来的类的对象。引发的异常对象往往被第一个与之匹配的catch块捕获，所以，catch块的排列顺序应该与派生顺序相反。

3. 程序进行栈解退以回到能够捕捉异常的地方时。将释放栈中的自动存储变量。如果变量是类对象。将为该对象调用析构函数。但是在有 new 分配内存的程序中，因为异常而使函数终止，没能执行对应的delete，通常需要程序员在对应的catch块中补上对应delete。

C++ 标准的异常

C++ 提供了一系列标准的异常，定义在 <exception> 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：

下表是对上面层次结构中出现的每个异常的说明：

异常	描述
std::exception	该异常是所有标准 C++ 异常的父类。
std::bad_alloc	该异常可以通过 new 抛出。
std::bad_cast	该异常可以通过 dynamic_cast 抛出。
std::bad_exception	这在处理 C++ 程序中无法预期的异常时非常有用。
std::bad_typeid	该异常可以通过 typeid 抛出。
std::logic_error	理论上可以通过读取代码来检测到的异常。
std::domain_error	当使用了一个无效的数学域时，会抛出该异常。
std::invalid_argument	当使用了无效的参数时，会抛出该异常。
std::length_error	当创建了太长的 std::string 时，会抛出该异常。
std::out_of_range	该异常可以通过方法抛出，例如 std::vector 和 std::bitset<>::operator[]()。
std::runtime_error	理论上不可以通过读取代码来检测到的异常。
std::overflow_error	当发生数学上溢时，会抛出该异常。
std::range_error	当尝试存储超出范围的值时，会抛出该异常。
std::underflow_error	当发生数学下溢时，会抛出该异常。

异常何时会迷失方向

1. 意外异常：在带异常规范的函数中引发，但没有与规范列表中的某种异常匹配。

会先调用unexpected()，unexpected()调用terminate()，terminate()调用abort()，利用可以修改unexpected()的行为的set_unexpected()函数。

这些函数在头文件<exception>中声明：

typedef void (*unexpected_handler) ();//定义一个函数指针
unexpected_handler set_unexpected(unexpected_handler f) throw;//一个无参数　无返回　函数
void unexpected();

解决方案：
1）首先

#include <exception>
using namespace std;

2）自己定义一个替代函数

void myUnexpected()
{
  throw std::bad_exception();  //bad_exception是exception派生
}

3）再程序中定义

set_unexpected(myUnexpected);

4）然后把bad_exception类型规范到函数中

double Argh (double,double)  throw(out_of_bounds,bad_exception);
…

try
{
 x=Argh(a,b);
}

catch (out_of_bounds & ex)
{……}

catch (bad_exception & ex)
{……}

 

2. 未捕获异常：不是在函数中引发/函数没有异常规范，由于没有try块或匹配的catch块导致没有捕获。

未捕获异常不会直接导致程序终止，程序会先调用terminate()，默认情况下terminate()调用abort()。

也可以指定terminate()调用的函数，利用set_terminate()函数。

这些函数在头文件<exception>中声明：

set_terminate():
typedef void (*terminate_handler) ();//定义一个函数指针
terminate_handler set_terminate(terminate_handler f) throw;//一个无参数　无返回　函数
void terminate();

解决方案：

1）首先

#include <exception>
using namespace std;

2）写个自定义函数

void myQuit()
{
    cout<<"..."<<endl;
    exit(5);
}

3）在程序开头，将中止操作指定为调用该函数

set_terminate(myQuit);

源自：

1. 《C++ Primer Plus》15.3节

2. https://www.runoob.com/cplusplus/cpp-exceptions-handling.html