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资讯：64.异常

来源：博客园

1.异常基本概念

Bjarne Stroustrup说：提供异常的基本目的就是为了处理上面的问题。基本思想是：让一个函数在发现了自己无法处理的错误时抛出（throw）一个异常，然后它的（直接或者间接）调用者能够处理这个问题。也就是《C++ primer》中说的：将问题检测和问题处理相分离。

一种思想：在所有支持异常处理的编程语言中（例如java），要认识到的一个思想：在异常处理过程中，由问题检测代码可以抛出一个对象给问题处理代码，通过这个对象的类型和内容，实际上完成了两个部分的通信，通信的内容是“出现了什么错误”。当然，各种语言对异常的具体实现有着或多或少的区别，但是这个通信的思想是不变的。

一句话：异常处理就是处理程序中的错误。所谓错误是指在程序运行的过程中发生的一些异常事件（如：除0溢出，数组下标越界，所要读取的文件不存在,空指针，内存不足等等）。

回顾一下：我们以前编写程序是如何处理异常？


(资料图片仅供参考)

在C语言的世界中，对错误的处理总是围绕着两种方法：一是使用整型的返回值标识错误；二是使用errno宏（可以简单的理解为一个全局整型变量）去记录错误。当然C++中仍然是可以用这两种方法的。

这两种方法最大的缺陷就是会出现不一致问题。例如有些函数返回1表示成功，返回0表示出错；而有些函数返回0表示成功，返回非0表示出错。

还有一个缺点就是函数的返回值只有一个，你通过函数的返回值表示错误代码，那么函数就不能返回其他的值。当然，你也可以通过指针或者C++的引用来返回另外的值，但是这样可能会令你的程序略微晦涩难懂。

c++异常机制相比C语言异常处理的优势?

▷ 函数的返回值可以忽略，但异常不可忽略。如果程序出现异常，但是没有被捕获，程序就会终止，这多少会促使程序员开发出来的程序更健壮一点。而如果使用C语言的error宏或者函数返回值，调用者都有可能忘记检查，从而没有对错误进行处理，结果造成程序莫名其面的终止或出现错误的结果。

▷ 整型返回值没有任何语义信息。而异常却包含语义信息，有时你从类名就能够体现出来。

▷整型返回值缺乏相关的上下文信息。异常作为一个类，可以拥有自己的成员，这些成员就可以传递足够的信息。

▷ 异常处理可以在调用跳级。这是一个代码编写时的问题：假设在有多个函数的调用栈中出现了某个错误，使用整型返回码要求你在每一级函数中都要进行处理。而使用异常处理的栈展开机制，只需要在一处进行处理就可以了，不需要每级函数都处理。

//如果判断返回值，那么返回值是错误码还是结果？//如果不判断返回值，那么b==0时候，程序结果已经不正确//A写的代码int A_MyDivide(int a,int b){if (b == 0){return -1;}return a / b;}//B写的代码int B_MyDivide(int a,int b){int ba = a + 100;int bb = b;int ret = A_MyDivide(ba, bb);  //由于B没有处理异常，导致B结果运算错误return ret;}//C写的代码int C_MyDivide(){int a = 10;int b = 0;int ret = B_MyDivide(a, b); //更严重的是，由于B没有继续抛出异常，导致C的代码没有办法捕获异常if (ret == -1){return -1;}else{return ret;}}//所以,我们希望：//1.异常应该捕获，如果你捕获，可以，那么异常必须继续抛给上层函数,你不处理，不代表你的上层不处理//2.这个例子，异常没有捕获的结果就是运行结果错的一塌糊涂，结果未知，未知的结果程序没有必要执行下去

为什么要引入异常？

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#includeusing namespace std;int printArray(int arr[],int len){if (arr == NULL){return -1;}if (len == 0){return 0;}}//C语言处理异常的方法的缺陷：//1.返回值意思不明确//2.返回值只能返回一条信息//3.返回值可以忽略void test(){int *arr = NULL;int len = 0;printArray(arr, len);}int main(){system("pause");return EXIT_SUCCESS;}

2.异常语法

2.1异常基本语法

int A_MyDivide(int a, int b){if (b == 0){throw 0;}return a / b;}//B写的代码 B写代码比较粗心，忘记处理异常int B_MyDivide(int a, int b){int ba = a;int bb = b;int ret = A_MyDivide(ba, bb) + 100;  //由于B没有处理异常，导致B结果运算错误return ret;}//C写的代码int C_MyDivide(){int a = 10;int b = 0;int ret = 0;//没有处理异常，程序直接中断执行#if 1 ret = B_MyDivide(a, b);//处理异常#else try{ret = B_MyDivide(a, b); //更严重的是，由于B没有继续抛出异常，导致C的代码没有办法捕获异常}catch (int e){cout << "C_MyDivide Call B_MyDivide 除数为:" << e << endl;}#endifreturn ret;}int main(){C_MyDivide();system("pause");return EXIT_SUCCESS;}

总结:

■若有异常则通过throw操作创建一个异常对象并抛出。

■将可能抛出异常的程序段放到try块之中。

■如果在try段执行期间没有引起异常，那么跟在try后面的catch字句就不会执行。

■catch子句会根据出现的先后顺序被检查，匹配的catch语句捕获并处理异常(或继续抛出异常)

■ 如果匹配的处理未找到，则运行函数terminate将自动被调用，其缺省功能调用abort终止程序。

■处理不了的异常，可以在catch的最后一个分支，使用throw，向上抛。

c++异常处理使得异常的引发和异常的处理不必在一个函数中，这样底层的函数可以着重解决具体问题，而不必过多的考虑异常的处理。上层调用者可以在适当的位置设计对不同类型异常的处理。

异常的基本语法：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#includeusing namespace std;int func(int a, int b){if (b == 0){//2.抛出异常throw 10;//抛出一个int类型的异常，}return a / b;}void test(){int a = 10;int b = 0;//1.把有可能出现异常的代码块放到try中try{func(a, b);}catch (int &a)//3.接收一个int类型的异常{cout << "接收一个int类型的异常" << endl;}}int main(){test();system("pause");return EXIT_SUCCESS;}

异常的代码流程：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#includeusing namespace std;int func(int a, int b){if (b == 0){//第二步：throw 10;//抛出一个int类型的异常，cout << "throw后的代码" << endl;}return a / b;}void test(){int a = 10;int b = 0;try{func(a, b);//第一步：cout << "func后的代码" << endl;}catch (int)//第三步：{cout << "接收一个int类型的异常" << endl;}}int main(){test();system("pause");return EXIT_SUCCESS;}

异常的优势（重点）:

1.用户不知道返回值是什么意思，异常可以抛出对象，对象中可以包含很多成员函数，可以有很信息

class Maker{public:void printMaker(){cout << "除数不能为0" << endl;}};int func(int a, int b){if (b == 0){Maker m;throw m;}return a / b;}void test(){int a = 10;int b = 0;try{func(a, b);}catch (int){cout << "接收一个int类型的异常" << endl;}catch (Maker maker){cout << "接收一个Maker类型的异常" << endl;maker.printMaker();}}

2.返回值用户可以忽略，但异常不能忽略，如果忽略给你报错

3.返回值只能返回一条信息，但是对象有成员函数，可以包含多个信息

4.逐层依赖处理异常

int func(int a, int b){if (b == 0){//Maker m;//throw m;//抛出一个Maker类型的异常throw 20.22;//抛出一个double类型的异常}return a / b;}void test(){int a = 10;int b = 0;try{func(a, b);}catch (int){cout << "接收一个int类型的异常" << endl;}catch (Maker maker){cout << "接收一个Maker类型的异常" << endl;maker.printMaker();}catch (double s){//不想处理异常，可以往上抛出，抛给调用本函数的函数throw;}}int main(){try{test();}catch (double d){cout << "接收一个double类型的异常" << endl;}system("pause");return EXIT_SUCCESS;}

2.2异常严格类型匹配

异常机制和函数机制互不干涉,但是捕捉方式是通过严格类型匹配。

void TestFunction(){cout << "开始抛出异常..." << endl;//throw 10; //抛出int类型异常//throw "a"; //抛出char类型异常//throw "abcd"; //抛出char*类型异常string ex = "string exception!";throw ex;}int main(){try{TestFunction();}catch (int){cout << "抛出Int类型异常!" << endl;}catch (char){cout << "抛出Char类型异常!" << endl;}catch (char*){cout << "抛出Char*类型异常!" << endl;}catch (string){cout << "抛出string类型异常!" << endl;}//捕获所有异常catch (...){cout << "抛出其他类型异常!" << endl;}system("pause");return EXIT_SUCCESS;}
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#includeusing namespace std;int func(int a, int b){if (b == 0){//Maker m;//throw m;//抛出一个Maker类型的异常//throw 20.22;//抛出一个double类型的异常//throw "c";throw 20.0f;}return a / b;}void test(){int a = 10;int b = 0;try{func(a, b);}catch (int){cout << "接收一个int类型的异常" << endl;}catch (double s){cout << "接收一个double类型的异常" << endl;}catch (char){cout << "接收一个char类型的异常" << endl;}catch (...)//接收其他类型的异常{cout << "接收一个其他类型的异常" << endl;}}int main(){test();system("pause");return EXIT_SUCCESS;}

2.3栈解旋(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).

class Person{public:Person(string name){mName = name;cout << mName << "对象被创建!" << endl;}~Person(){cout << mName << "对象被析构!" << endl;}public:string mName;};void TestFunction(){Person p1("aaa");Person p2("bbb");Person p3("ccc");//抛出异常throw 10;}int main(){try{TestFunction();}catch (...){cout << "异常被捕获!" << endl;}system("pause");return EXIT_SUCCESS;}
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#includeusing namespace std;class Maker{public:Maker(){cout << "Maker的构造" << endl;}Maker(const Maker &m){cout << "Maker的拷贝构造" << endl;}~Maker(){cout << "Maker的析构" << endl;}};void func(){//在抛出异常的函数中，如果抛出异常之后，但函数没有结束，这时，栈上申请的对象都会被释放//这就叫栈解旋Maker m;throw m;//这个m是Maker m拷贝一份的cout << "func函数结束" << endl;}void test(){try{func();cout << "func()代码后" << endl;}catch (Maker){cout << "接收一个Maker类型的异常" << endl;}cout << "....." << endl;}int main(){test();system("pause");return EXIT_SUCCESS;}

2.4异常接口声明

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

●如果在函数声明中没有包含异常接口声明，则此函数可以抛任何类型的异常，例如:void func()

●一个不抛任何类型异常的函数可声明为:void func() throw()

●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,unexcepted函数会被调用，该函数默认行为调用terminate函数中断程序。

//可抛出所有类型异常void TestFunction01(){throw 10;}//只能抛出int char char*类型异常void TestFunction02() throw(int,char,char*){string exception = "error!";throw exception;}//不能抛出任何类型异常void TestFunction03() throw(){throw 10;}int main(){try{//TestFunction01();//TestFunction02();//TestFunction03();}catch (...){cout << "捕获异常!" << endl;}system("pause");return EXIT_SUCCESS;}

2.5异常变量生命周期

● throw的异常是有类型的，可以是数字、字符串、类对象。

● throw的异常是有类型的，catch需严格匹配异常类型。

class MyException{public:MyException(){cout << "异常变量构造" << endl;};MyException(const MyException & e){cout << "拷贝构造" << endl;}~MyException(){cout << "异常变量析构" << endl;}};void DoWork(){throw new MyException(); //test1 2都用 throw MyExecption();}void test01(){try{DoWork();}catch (MyException e){cout << "捕获 异常" << endl;}}void test02(){try{DoWork();}catch (MyException &e){cout << "捕获 异常" << endl;}}void test03(){try{DoWork();}catch (MyException *e){cout << "捕获 异常" << endl;delete e;}}
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#includeusing namespace std;class Maker{public:Maker(){cout << "Maker的构造" << endl;}Maker(const Maker &m){cout << "Maker的拷贝构造" << endl;}~Maker(){cout << "Maker的析构" << endl;}};//产生三个对象void func1(){Maker m;//第一个对象，在异常接收前被释放throw m;//第二个对象，是第一个对象拷贝过来的}void test01(){try{func1();}catch (Maker m1)//第三个对象，是第二个对象拷贝过来的{cout << "接收一个Maker类型的异常" << endl;//第二个和第三个对象在catch结束时释放}}//产生二个对象void func2(){//第一个对象throw Maker();//匿名对象}void test02(){try{func2();}catch (Maker m1)//第二个对象{cout << "接收一个Maker类型的异常" << endl;//第一个和第二个对象在catch结束时释放}}//产生一个对象，常用这种方式void func3(){throw Maker();//匿名对象}void test03(){try{func3();}catch (Maker &m1){cout << "接收一个Maker类型的异常" << endl;}}void func4(){//编译器不允许对栈中的匿名对象取地址操作//throw Maker();//匿名对象//编译器允许对堆区中的匿名对象取地址操作throw new Maker();}void test04(){try{func4();}catch (Maker *m1){cout << "接收一个Maker类型的异常" << endl;//delete m1;}}int main(){test04();system("pause");return EXIT_SUCCESS;}

2.6异常的多态使用

//异常基类class BaseException{public:virtual void printError(){};};//空指针异常class NullPointerException : public BaseException{public:virtual void printError(){cout << "空指针异常!" << endl;}};//越界异常class OutOfRangeException : public BaseException{public:virtual void printError(){cout << "越界异常!" << endl;}};void doWork(){throw NullPointerException();}void test(){try{doWork();}catch (BaseException& ex){ex.printError();}}
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#includeusing namespace std;//异常的基类class Father{public:virtual void printM(){}};//1.有继承class SonNULL :public Father{public:virtual void printM()//2.重写父类的虚函数{cout << "空指针异常" << endl;}};class SonOut :public Father{public:virtual void printM(){cout << "越位溢出" << endl;}};void func(int a,int b){if (a == 0){throw SonNULL();}if (b == 0){throw SonOut();}}void test(){int a = 0;int b = 10;try{func(a,b);}catch (Father &f)//3.父类引用指向子类对象{f.printM();}}int main(){test();system("pause");return EXIT_SUCCESS;}

3. C++标准异常库

3.1标准库介绍

标准库中也提供了很多的异常类，它们是通过类继承组织起来的。异常类继承层级结构图如下：

每个类所在的头文件在图下方标识出来。

标准异常类的成员：

① 在上述继承体系中，每个类都有提供了构造函数、复制构造函数、和赋值操作符重载。

② logic_error类及其子类、runtime_error类及其子类，它们的构造函数是接受一个string类型的形式参数，用于异常信息的描述

③ 所有的异常类都有一个what()方法，返回const char* 类型（C风格字符串）的值，描述异常信息。

标准异常类的具体描述：

异常名称描述
exception所有标准异常类的父类
bad_alloc当operator new and operator new[]，请求分配内存失败时
bad_exception这是个特殊的异常，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抛出列表中没有的异常，这是调用的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，操作一个NULL指针，而该指针是带有虚函数的类，这时抛出bad_typeid异常
bad_cast使用dynamic_cast转换引用失败的时候
ios_base::failureio操作过程出现错误
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的子类：

异常名称描述
length_error试图生成一个超出该类型最大长度的对象时，例如vector的resize操作
domain_error参数的值域错误，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。在标准库中，当利用string对象构造bitset时，而string中的字符不是’0’或’1’的时候，抛出该异常

runtime_error的子类：

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
underflow_error算术计算下溢
invalid_argument参数不合适。在标准库中，当利用string对象构造bitset时，而string中的字符不是’0’或’1’的时候，抛出该异常
#includeclass Person{public:Person(int age){if (age < 0 || age > 150){throw out_of_range("年龄应该在0-150岁之间!");}}public:int mAge;};int main(){try{Person p(151);}catch (out_of_range& ex){cout << ex.what() << endl;}system("pause");return EXIT_SUCCESS;}

3.2编写自己的异常类

① 标准库中的异常是有限的；

② 在自己的异常类中，可以添加自己的信息。（标准库中的异常类值允许设置一个用来描述异常的字符串）。

2.如何编写自己的异常类？

① 建议自己的异常类要继承标准异常类。因为C++中可以抛出任何类型的异常，所以我们的异常类可以不继承自标准异常，但是这样可能会导致程序混乱，尤其是当我们多人协同开发时。

② 当继承标准异常类时，应该重载父类的what函数和虚析构函数。

③ 因为栈展开的过程中，要复制异常类型，那么要根据你在类中添加的成员考虑是否提供自己的复制构造函数。

//自定义异常类class MyOutOfRange:public exception{public:MyOutOfRange(const string  errorInfo){this->m_Error = errorInfo;}MyOutOfRange(const char * errorInfo){this->m_Error = string( errorInfo);}virtual  ~MyOutOfRange(){}virtual const char *  what() const{return this->m_Error.c_str() ;}string m_Error;};class Person{public:Person(int age){if (age <= 0 || age > 150){//抛出异常 越界//cout << "越界" << endl;//throw  out_of_range("年龄必须在0~150之间");//throw length_error("长度异常");throw MyOutOfRange(("我的异常 年龄必须在0~150之间"));}else{this->m_Age = age;}}int m_Age;};void test01(){try{Person p(151);}catch ( out_of_range & e ){cout << e.what() << endl;}catch (length_error & e){cout << e.what() << endl;}catch (MyOutOfRange e){cout << e.what() << endl;}}
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#includeusing namespace std;#include//2013Vs可以不用#includeclass MyOut_of :public exception{public:MyOut_of(const char *errorinfo){//const char*转换stringthis->m_Info = string(errorinfo);}MyOut_of(const string errorinfo){this->m_Info = errorinfo;}const char *  what() const{//把string转换const char*return this->m_Info.c_str();}public:string m_Info;};class Maker{public:Maker(int age){if (age<0 || age>150){//throw out_of_range("年龄不在范围内");throw MyOut_of("自己的异常类，年龄不在范围内");}else{this->age = age;}}public:int age;};void test(){try{Maker m(200);}catch (out_of_range &ex){cout << ex.what() << endl;}catch (MyOut_of &ex){cout << ex.what() << endl;}}int main(){test();system("pause");return EXIT_SUCCESS;}

资料来源于黑马程序员

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