第十八章用于大型程序的工具 Part1 C++异常处理

标签：第十八章抛出 void C++ Part1 int include 异常 throw

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？
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。

什么是跳级：

//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

异常语法

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;
	}
#endif
	
	return 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。

try试图执行try中的内容，在可能出现异常的地方，抛出异常，try下面 catch捕获异常
catch{捕获的类型} ...代表所有的其他类型
如果不想处理异常，继续向上抛出，throw
如果没有任何处理异常的地方，那么程序调用terminate函数，使程序中断

点击查看代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<string>
//#include<stdexcept>

using namespace std;

int myDevide(int a, int b)
{
	if (b == 0)
	{
		//throw - 1;//抛出int类型的异常，
		throw 3.14;//抛出double类型的异常，异常必须处理，如果不处理，就挂掉了
	}
	return a / b;
}


void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 0;

	//int ret = myDevide(a, b);
	/*if (ret == -1){}*/	//早期如果返回 -1， 无法区分到底是结果还是异常

	//C++中异常处理
	try
	{
		//如果b是异常，就抛出异常
		myDevide(a, b);
	}
	catch (int)//捕获
	{
		cout << "int类型异常捕获" << endl;
	}
	catch (double)
	{
		//如果不想处理这个异常，可以向上抛出
		throw;
		cout << "double类型异常捕获" << endl;
	}
	catch (...)
	{
		cout << "其他类型异常捕获" << endl;
	}
}

int main()
{
	try
	{
		test01();
	}
	//catch (double)
	catch (char)//如果异常都没有处理，那么程序就会调用terminate函数，使程序中断
	{
		cout << "main中的double类型异常捕获" << endl;
	}
	catch (...)
	{
		cout << "main函数中，其他类型异常捕获" << endl;
	}


	system("pause");
	return 0;
}

对自定义异常进行捕获

点击查看代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<string>
//#include<stdexcept>
using namespace std;

class myException
{
public:
	void printError()
	{
		cout << "自定义的异常" << endl;
	}
};

int myDevide(int a, int b)
{
	if (b == 0)
	{
		//throw - 1;//抛出int类型的异常，
		//throw 3.14;//抛出double类型的异常，异常必须处理，如果不处理，就挂掉了
		throw myException(); //匿名对象: 类名 + ()
	}
	return a / b;
}


void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 0;

	//int ret = myDevide(a, b);
	/*if (ret == -1){}*/	//早期如果返回 -1， 无法区分到底是结果还是异常

	//C++中异常处理
	try
	{
		//如果b是异常，就抛出异常
		myDevide(a, b);
	}
	catch (int)//捕获
	{
		cout << "int类型异常捕获" << endl;
	}
	catch (double)
	{
		//如果不想处理这个异常，可以向上抛出
		throw;
		cout << "double类型异常捕获" << endl;
	}
	catch (myException e)
	{
		e.printError();
	}
	catch (...)
	{
		cout << "其他类型异常捕获" << endl;
	}
}

int main()
{
	try
	{
		test01();
	}
	//catch (double)
	catch (char)//如果异常都没有处理，那么程序就会调用terminate函数，使程序中断
	{
		cout << "main中的double类型异常捕获" << endl;
	}
	catch (...)
	{
		cout << "main函数中，其他类型异常捕获" << endl;
	}


	system("pause");
	return 0;
}

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;
}

点击查看代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<string>
//#include<stdexcept>
using namespace std;


class Person
{
public:
	Person()
	{
		cout << "Person构造" << endl;
	}

	~Person()
	{
		cout << "Person析构" << endl;
	}
};


class myException
{
public:
	void printError()
	{
		cout << "自定义的异常" << endl;
	}
};

int myDevide(int a, int b)
{
	if (b == 0)
	{
		//throw - 1;//抛出int类型的异常，
		//throw 3.14;//抛出double类型的异常，异常必须处理，如果不处理，就挂掉了

		//栈解旋：从try开始，到 throw 抛出异常之前，所有栈上的对象都会被释放
		//这个过程，称为栈解旋
		//构造和析构顺序相反：先构造p1，再构造p2；析构时，先析构p2，再析构p1

		Person p1;
		Person p2;

		throw myException(); //匿名对象: 类名 + ()
	}
	return a / b;
}



void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 0;

	//int ret = myDevide(a, b);
	/*if (ret == -1){}*/	//早期如果返回 -1， 无法区分到底是结果还是异常

	//C++中异常处理
	try
	{
		//如果b是异常，就抛出异常
		myDevide(a, b);
	}
	catch (int)//捕获
	{
		cout << "int类型异常捕获" << endl;
	}
	catch (double)
	{
		//如果不想处理这个异常，可以向上抛出
		throw;
		cout << "double类型异常捕获" << endl;
	}
	catch (myException e)
	{
		e.printError();
	}
	catch (...)
	{
		cout << "其他类型异常捕获" << endl;
	}
}

int main()
{
	try
	{
		test01();
	}
	//catch (double)
	catch (char)//如果异常都没有处理，那么程序就会调用terminate函数，使程序中断
	{
		cout << "main中的double类型异常捕获" << endl;
	}
	catch (...)
	{
		cout << "main函数中，其他类型异常捕获" << endl;
	}


	system("pause");
	return 0;
}

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;
}

请分别在qt vs linux下做测试! Qt and Linux 正确!

如果像抛出特定的类型异常，可以利用异常的接口声明
void func() throw(int)//只能抛出int类型的异常
void func() throw(int,double,char)//只能抛出int double char类型的异常
void func() throw()//不能抛出任何类型的异常

QT下：

#include "mainwindow.h"
#include <QApplication>
#include <QDebug>
//异常的接口声明
//void func()throw(int)//throw(int) 只能抛出int类型； throw()不抛出任何类型的异常
void func()throw()
{
    //throw 1;
    throw 3.14;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    /*
    QApplication a(argc, argv);
    MainWindow w;
    w.show();
    */

    try
    {
        func();
    }
    catch (int)
    {
        qDebug() << "int类型的异常捕获";
    }
    catch (...)
    {
        qDebug() << "其它异常捕获";
    }

    return a.exec();
}

异常变量的生命周期

如果是//MyException e，调用了拷贝构造，就多开销了一份数据，
如果是//MyException *e，需要new对象，如果不new会提前释放对象，如果new，则要自己管理delete
推荐：//MyException &e 容易写，而且就一份数据

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;
	}
}

点击查看代码

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

class MyException
{
public:
	MyException()
	{
		cout << "MyException的默认构造" << endl;
	}

	MyException(const MyException& e)
	{
		cout << "MyException拷贝构造" << endl;
	}

	~MyException()
	{
		cout << "MyException的析构函数" << endl;
	}

};

void doWork()
{
	throw MyException();
}

//执行顺序：
//1.doWork() -> 调用MyException构造函数->创建MyException匿名对象，然后匿名对象在被销毁之前，调用拷贝构造函数，
//拷贝了一个新的对象给 catch(MyException e)使用，这个时候在捕捉完匿名对象的时候，才销毁匿名对象，之后再销毁拷贝构造

void test01()
{
	try
	{
		doWork();
	}
	catch (MyException &e)//MyException e，调用了拷贝构造，就多开销了一份数据，使用 &，就不会创建拷贝构造了
	{
		cout << "捕获自定义异常" << endl;
	}
}

int main()
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

异常的多态使用：

利用多态实现 printError同一个接口调用，排除不同的错误对象。

//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();
	}
}

点击查看代码

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

//异常基类
class BaseException
{
public:
	virtual void printError()
	{
		cout << "error" << endl;
	}

};

class NullPointerException : public BaseException
{
public:
	virtual void printError()
	{
		cout << "空指针异常" << endl;
	}
};

class OutOfRangeException : public BaseException
{
public:
	virtual void printError()
	{
		cout << "越界异常" << endl;
	}
};

void doWork()
{
	//throw NullPointerException();
	throw OutOfRangeException();
}

void test01()
{
	try
	{
		doWork();
	}
	catch(BaseException &e)//想要抛出空指针异常，等于是父类的引用，指向了子类的对象，发生多态
	{
		e.printError();
	}
}

int main()
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

C++标准异常库

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：

logic_error的子类：

runtime_error的子类：

#include<stdexcept>
class 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;
}

点击查看代码

#include<stdexcept>
throw out_of_range("aaa") ...
catch(out_of_range & e)

cout << e.what() << endl;//输出：aaa



#include<iostream>
#include<string>
#include<stdexcept>
using namespace std;

//使用系统提供的标准异常库 要包含头文件

class Person
{
public:
	Person(string name,int age)
	{
		this->m_Name = name;
		//年龄做检测
		if (age < 0 || age > 200)
		{
			//抛出越界异常
			//throw out_of_range("年龄越界");
			throw length_error("长度越界");
		}
		this->m_Age;
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};


void test01()
{
	try
	{
		Person p1("tom",-1);
	}
	catch (out_of_range & e)
	{
		cout << e.what() << endl;
	}
	catch (length_error& e)
	{
		cout << e.what() << endl;
	}
}

int main()
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

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）。

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;
	}
}

点击查看代码

编写自己的异常类：
1.自己的异常类，需要继承于 exception
2.重写虚析构、what
3.内部维护一个错误信息的字符串
4.构造是传入错误信息字符串，what返回



#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

class MyOutOfRangeException : public exception
{
public:

	MyOutOfRangeException(string errorInfo)
	{
		this->m_errorInfo = errorInfo;
	}
	virtual ~MyOutOfRangeException()
	{

	}
	virtual const char* what() const
	{
		//返回错误信息
		//string 转 char* 要用 .c_str()
		return this->m_errorInfo.c_str();
	}

	string m_errorInfo;
};

class Person
{
public:
	Person(string name,int age)
	{
		this->m_Name = name;
		//年龄做检测
		if (age < 0 || age > 200)
		{
			//抛出越界异常
			throw MyOutOfRangeException(string("我自己的年龄越界异常"));

		}
		this->m_Age;
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};


void test01()
{
	try
	{
		Person p1("tom",-1);
	}
	catch (MyOutOfRangeException & e)
	{
		cout << e.what() << endl;
	}
}

int main()
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

标签：第十八章,抛出,void,C++,Part1,int,include,异常,throw
From： https://www.cnblogs.com/Epiephany/p/17131766.html

第十八章用于大型程序的工具 Part1 C++异常处理

异常基本概念

异常语法

异常基本语法

对自定义异常进行捕获

栈解旋(unwinding)

异常接口声明

异常变量的生命周期

异常的多态使用：

C++标准异常库

标准库介绍

编写自己的异常类

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