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assert()#xff0c;缺陷就是太过于武断#xff0c;会直接终止程序#xff0c;并且只能在debug模式下才可以起作用返回错误码#xff0c;在Linux编程中就十分常见#xff0c;但是对于很深层的系统调用…1.传统错误
在C语言中传统的错误处理方式有
assert()缺陷就是太过于武断会直接终止程序并且只能在debug模式下才可以起作用返回错误码在Linux编程中就十分常见但是对于很深层的系统调用传递给最外层的main()函数时需要很多的返回语句并且不是所有函数都可以返回错误码的例如类的几大成员函数构造函数、析构函数等
因此实际上C都是通过错误码来处理错误的部分情况下使用终止程序处理严重错误。
2.异常概念
C的异常是一种处理错误的方式当一个函数发现自己无法处理某个错误时就可以抛出异常让函数直接或间接的调用者处理这个错误。
throw当问题出现时通过使用throw关键字程序就会抛出某个类型的异常catch该关键字可以捕获异常可以设置多个类型的捕获trytry块中的代码标识将被激活的某些异常它后面通常跟着一个或多个catch块异常通常在这里被抛出捕获异常则会使用catch
3.异常使用
throw /*抛出异常*/
//...
try {//正常执行
}
catch (/*接收异常*/){//代码 1
}
catch (/*接收异常*/){//代码 2
}
catch (/*接收异常*/){//代码 2
}假设我们写一个除法有可能出现除零错误
#include iostream
using namespace std;class Data
{
public:Data(int data 100): _data(data){cout 构造 \n;}~Data(){cout 析构 \n;}
private:int _data;
};double Division(int left, int right)
{if (right 0){throw 除零错误;}return (double)left / (double)right;
}void Func()
{Data d1;//虽然抛出异常但是这里的析构也会调用int left, right;cin left right;cout Division(left, right) \n;Data d2;//如果发生除零错误这里以后代码就不会被执行因此 d2 不会调用构造和析构
}int main()
{//一般都在外层代码捕获try{Func();}catch (const char* str){cout str \n;}catch (...){cout Other \n;}return 0;
}在函数调用链中异常栈的展开匹配原则
首先检查throw本身是否在try块内部如果是再查找匹配的catch语句如果有匹配的接受异常的类型则调到catch的地方进行处理这一行为很像函数的传参抛出的异常对象可能是一个临时对象所以会生成一个拷贝对象这个拷贝的临时对象会在catch后销毁没有匹配的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行为类似assert
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遗漏的异常没被捕获程序就会像assert()一样直接终止程序。
而找到匹配的catch子句并处理以后会继续沿着catch子句后面继续执行。
另外关于异常还有一些其他的语法和关键字。
//这里表示这个函数会抛出 A、B、C、D 中的某种类型的异常但只是作为提示不会限制用户只能抛出自己提示的类型形同虚设
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 11 中新增的 noexcept表示不会抛异常但是这个关键字更好就算内部真的抛出了错误也不会捕获该异常可惜有些编译器只能在运行后才可以报错不是写代码时
thread() noexcept;
thread (thread x) noexcept;还有些时候单个catch不能完全处理一个异常在进行一些校正后希望再交给更外层的调用链来处理catch则可以通过语句throw;重新抛出则将异常传递给更上层的函数处理。
#include iostream
using namespace std;double Division(int a, int b)
{if (b 0){throw Division by zero condition;}return (double)a / (double)b;
}void Function()
{int* array_1 new int[10];//(6)new 本身也会抛出异常int* array_2 new int[10];//(7)new 本身也会抛出异常try {int len, time;cin len time;cout Division(len, time) \n;//(1)假设抛出“除零异常”}catch (...)//(2)“除零异常”被代码拦截下来{//(3)先释放 array防止内存泄露cout delete_1[] array_1 \n;delete[] array_1;cout delete_2[] array_2 \n;delete[] array_2;throw;//(4)重新将异常抛出去}cout delete_1[] array_1 \n;delete[] array_1;cout delete_2[] array_2 \n;delete[] array_2;
}int main()
{try{Function();}catch (const char* error)//(5)“除零错误”会在这里被接收{cout error endl;}catch (const exception e)//(8)new 的异常可以在这里被接收{cout e.what() \n;}return 0;
}补充这里假设有多个array资源释放起来代码就会很长我在下一篇文章《C智能指针》会使用智能指针优化这一过程。 4.异常安全
异常的使用会让C产生一些新的错误导致程序出现严重问题因此我们需要遵循一些代码要求避免危险的情乱
构造函数完成对象的构造和初始化最好不要在构造函数内抛出异常否则可能导致对象构造不完整或没有完全初始化析构函数完成对象的资源清理最好不要在析构函数内抛出异常否则可能导致资源泄漏内存泄漏、句柄未关闭等等 补充1C中的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来解决以上问题关于RAII我们智能指针这节进行讲解。 补充2异常没被捕获时编译器一般都会调用abort()强行终止程序像VS 2022就会弹出一个带有提示为abort() has been called的弹窗。 5.异常体系
但是异常如果没有一定的规范就会导致程序迅速终止这是比较严重的结果因此就需要一种异常体系的规范最典型的规范就是使用继承来防范异常的危险。
假设技术团队设计了一个父类所有人只能抛出继承自父类的子类这样只需要捕获父类对象即可有切片和多态的存在就会很方便。
这里模拟了一个后端服务器运行过程中子类抛异常父类捕获异常的过程
#include iostream
#include thread
using namespace std;//服务器开发中通常使用的异常继承体系
class Exception
{
public:Exception(const string errmsg, int id):_errmsg(errmsg),_id(id){}//查询错误virtual string what() const{return _errmsg;}
protected:string _errmsg; //错误信息int _id; //错误ID
};class SqlException : public Exception
{
public:SqlException(const string errmsg, int id, const string sql): Exception(errmsg, id), _sql(sql){}virtual string what() const{string str SqlException:;str _errmsg;str -;str _sql;return str;}private:const string _sql;
};
class CacheException : public Exception
{
public:CacheException(const string errmsg, int id): Exception(errmsg, id){}virtual string what() const{string str CacheException:;str _errmsg;return str;}
};class HttpServerException : public Exception
{
public:HttpServerException(const string errmsg, int id, const string type): Exception(errmsg, id), _type(type){}virtual string what() const{string str HttpServerException:;str _type;str :;str _errmsg;return str;}private:const string _type;
};void SQLMgr()
{srand(time(0));if (rand() % 7 0){throw SqlException(权限不足, 100, select * from name 张三);}//throw xxxxxx;
}void CacheMgr()
{srand(time(0));if (rand() % 5 0){throw CacheException(权限不足, 100);}else if (rand() % 6 0){throw CacheException(数据不存在, 101);}SQLMgr();
}void HttpServer()
{// ...srand(time(0));if (rand() % 3 0){throw HttpServerException(请求资源不存在, 100, get);}else if (rand() % 4 0){throw HttpServerException(权限不足, 101, post);}CacheMgr();
}int main()
{while (1){this_thread::sleep_for(chrono::seconds(1));try {HttpServer();}catch (const Exception e) //这里捕获父类对象就可以{//多态cout e.what() endl;}catch (...){cout Unkown Exception endl;}}return 0;
}可以看到如果设计了有关异常的父子类的继承体系在捕获异常的时候还可以结合多态做出更多的行为。 补充实际上C自己也提供了类似的异常库但是很多公司基本使用都是自己设定的异常库因此这里就不细讲您简单看下一些异常库文档即可大致逻辑也是类似的。 6.异常意义
6.1.异常优点
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在最大的问题是深度很深在函数调用链中深层的函数返回了错误那么就需要层层返回错误直到最外层拿到错误很多的第三方库都包含异常比如boost、gtest、gmock等等常用的库使用它们也需要使用异常部分函数没有返回值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。T operator这样的函数若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OO类语言基本都会使用异常来处理程序运行过程中出现的错误学习C的异常后理解其他语言的异常会容易一些但机制不完全相同切记不可照搬辩证看待
6.2.异常缺点
异常会导致程序的执行流乱跳导致代码逻辑非常混乱就类似goto语句的使用异常只在运行时抛出这会导致难以跟踪调试代码、分析程序异常会有一些性能的开销但在现代硬件优化的情况下基本可以忽略不计C不像Java没有垃圾回收机制资源需要用户自己管理有了异常反倒容易导致内存泄漏、死锁等异常等安全问这个就需要使用RAII还有智能指针等来处理资源的管理问题但这些的学习成本较高C标准库的异常体系定义得不太好导致各家公司自定义了多种异常体系非常的混乱这点不如其他的语言如果用户随意抛出异常外层捕获的设计就会难以捕捉。因此最好保证抛出的异常类型都继承自一个父类而函数是否抛异常、抛什么样的异常都使用func() throw();这样的方式规范化、明确化但是这点又不是强制性的有点形同虚设的感觉
