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异常的出现和异常保证

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异常的出现

异常就是错误。如果你没有设计异常,那么第一次见到异常的情况就是调用标准库的时候,先来看一个例子。

基础示例 1

#include <iostream>
#include <string> // std::stoi()

int main(void)
{
    auto value = std::stoi("我偏不写数字,来打我啊");
    std::cout << value << std::endl;
    return 0;
}

基础讲解 1

我们知道标准库函数std::stoi可以将字符串的数字转换成数字,但是当传入的字符串不是不是完整的数字时,那么就会抛出异常,告诉你传入的字符串不符合要求。

代码中的auto value = std::stoi("我偏不写数字,来打我啊");这一条语句,std::stoi()抛出了异常。当异常到了主函数时还没有被捕获,那么就会调用函数std::terminate()强制终止程序。

或许你会问为什么会终止程序?当一个地方出现异常的时候,那么如果继续运行下去的话,后面也将会是错误的,所以没有必要继续运行下去。只有当你捕获了异常然后处理了错误,才会允许你继续执行。

基础示例 2

#include <iostream>
#include <string> // std::stoi()

int test(void)
{
    std::cout << "test函数执行开始" << std::endl;
    auto value = std::stoi("我偏不写数字,来打我啊");
    std::cout << "test函数执行结束" << std::endl;
    return value;
}

int play(void)
{
    std::cout << "play函数执行开始" << std::endl;
    auto num = test();
    std::cout << "play函数执行结束" << std::endl;
    return num;
}

int main(void)
{
    std::cout << "main函数执行开始" << std::endl;
    std::cout << play() << std::endl;
    std::cout << "main函数执行结束" << std::endl;
    return 0;
}

输出结果:

main函数执行开始
play函数执行开始
test函数执行开始

基础讲解 2

异常是在出现的那一行直接结束函数,然后回到调用该函数的那一行,如果不捕获就又会在这一行直接结束函数,这样一层一层地抛出异常,直到回到主函数还没有捕获的话就会终止程序。这就是异常抛出的流程。

异常保证

标准库中的函数都会列出错误的信息和对应的异常类型,并且还会提供异常保证异常保证就是函数里在出现错误后抛出异常前的处理方法。例如std::stoll发现参数错误后,它会进行怎样的操作之后再抛出异常。异常保证就是对这个操作的说明。

当自己设计异常时,也应该在说明文档里列出错误的信息和对应的异常类型,并且还要提供异常保证。

下面看看几种异常保证的具体说明:

  • 不抛出异常保证Nothrow exception guarantee):函数决不抛出异常。
  • 强异常保证Strong exception guarantee):若函数抛出异常,则程序的状态被回滚到正好在函数调用前的状态。
  • 基础异常保证Basic exception guarantee):若函数抛出异常,则程序在合法状态。它可能需要清理,但所有不变量都原封不动。
  • 无异常保证No exception guarantee):若函数抛出异常,则程序可能不在合法状态:可能已经发生了资源泄漏、内存谬误,或其他摧毁不变量的错误。

在看说明文档里面的异常的时候,经常见到这些内容,知道是什么意思即可。

注意事项

  1. 在使用标准库或者别人的库的时候,需要看清楚文档。一般某个函数会抛出怎样的异常,都会在说明文档中列出来。
  2. new申请堆内存时,当内存不足时也会抛出异常。虽然说以现在的操作系统技术基本上不会没有内存,但是也不排除会抛出异常。当申请堆内存抛出异常时,意味着操作系统真的不能分配内存,也意味着程序没有内存支撑它继续运行,这个时候就只能让它崩溃,或者捕获异常,简单记录崩溃信息或者其他有用的信息,然后就结束程序。如果需要捕获异常然后记录信息,不必在每次new的时候都捕获异常,这样是浪费时间的,应该在主函数里捕获。

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