C++ throw 抛出异常详解

发布时间：2022-07-05 10:10 所属栏目：51 来源：互联网

导读：在《C++异常处理》一节中，我们讲到了 C++ 异常处理的流程，具体为：抛出（Throw）-- 检测（Try） -- 捕获（Catch）异常必须显式地抛出，才能被检测和捕获到；如果没有显式的抛出，即使有异常也检测不到。在 C++ 中，我们使用 throw 关键字来显式地抛出异

　　在《C++异常处理》一节中，我们讲到了 C++ 异常处理的流程，具体为：
　　抛出（Throw）--> 检测（Try） --> 捕获（Catch）

　　异常必须显式地抛出，才能被检测和捕获到；如果没有显式的抛出，即使有异常也检测不到。

　　在 C++ 中，我们使用 throw 关键字来显式地抛出异常，它的用法为：
　　throw exceptionData;

　　exceptionData 是“异常数据”的意思，它可以包含任意的信息，完全有程序员决定。exceptionData 可以是 int、float、bool 等基本类型，也可以是指针、数组、字符串、结构体、类等聚合类型，请看下面的例子：
　　char str[] = "http://c.biancheng.net";
　　char *pstr = str;
　　class Base{};
　　Base obj;
　　throw 100; //int 类型
　　throw str; //数组类型
　　throw pstr; //指针类型
　　throw obj; //对象类型
　　一个动态数组的例子
　　C/C++ 规定，数组一旦定义后，它的长度就不能改变了；换句话说，数组容量不能动态地增大或者减小。这样的数组称为静态数组（Static array）。静态数组有时候会给编码代码不便，我们可以通过自定义的 Array 类来实现动态数组（Dynamic array）。所谓动态数组，是指数组容量能够在使用的过程中随时增大或减小。

　　下面这段代码虽然有点长，但它是一个典型的使用异常的场景，请大家耐心阅读。
　　#include <iostream>
　　#include <cstdlib>
　　using namespace std;
　　//自定义的异常类型
　　class OutOfRange{
　　public:
　　    OutOfRange(): m_flag(1){ };
　　    OutOfRange(int len, int index): m_len(len), m_index(index), m_flag(2){ }
　　public:
　　    void what() const; //获取具体的错误信息
　　private:
　　    int m_flag; //不同的flag表示不同的错误
　　    int m_len; //当前数组的长度
　　    int m_index; //当前使用的数组下标
　　};
　　void OutOfRange::what() const {
　　    if(m_flag == 1){
　　        cout<<"Error: empty array, no elements to pop."<<endl;
　　    }else if(m_flag == 2){
　　        cout<<"Error: out of range( array length "<<m_len<<", access index "<<m_index<<" )"<<endl;
　　    }else{
　　        cout<<"Unknown exception."<<endl;
　　    }
　　}
　　//实现动态数组
　　class Array{
　　public:
　　    Array();
　　    ~Array(){ free(m_p); };
　　public:
　　    int operator[](int i) const; //获取数组元素
　　    int push(int ele); //在末尾插入数组元素
　　    int pop(); //在末尾删除数组元素
　　    int length() const{ return m_len; }; //获取数组长度
　　private:
　　    int m_len; //数组长度
　　    int m_capacity; //当前的内存能容纳多少个元素
　　    int *m_p; //内存指针
　　private:
　　    static const int m_stepSize = 50; //每次扩容的步长
　　};
　　Array::Array(){
　　    m_p = (int*)malloc( sizeof(int) * m_stepSize );
　　    m_capacity = m_stepSize;
　　    m_len = 0;
　　}
　　int Array::operator[](int index) const {
　　    if( index<0 || index>=m_len ){ //判断是否越界
　　        throw OutOfRange(m_len, index); //抛出异常（创建一个匿名对象）
　　    }
　　    return *(m_p + index);
　　}
　　int Array::push(int ele){
　　    if(m_len >= m_capacity){ //如果容量不足就扩容
　　        m_capacity += m_stepSize;
　　        m_p = (int*)realloc( m_p, sizeof(int) * m_capacity ); //扩容
　　    }
　　    *(m_p + m_len) = ele;
　　    m_len++;
　　    return m_len-1;
　　}
　　int Array::pop(){
　　    if(m_len == 0){
　　         throw OutOfRange(); //抛出异常（创建一个匿名对象）
　　    }
　　    m_len--;
　　    return *(m_p + m_len);
　　}
　　//打印数组元素
　　void printArray(Array &arr){
　　    int len = arr.length();
　　    //判断数组是否为空
　　    if(len == 0){
　　        cout<<"Empty array! No elements to print."<<endl;
　　        return;
　　    }
　　    for(int i=0; i<len; i++){
　　        if(i == len-1){
　　            cout<<arr[i]<<endl;
　　        }else{
　　            cout<<arr[i]<<", ";
　　        }
　　    }
　　}
　　int main(){
　　    Array nums;
　　    //向数组中添加十个元素
　　    for(int i=0; i<10; i++){
　　        nums.push(i);
　　    }
　　    printArray(nums);
　　    //尝试访问第20个元素
　　    try{
　　        cout<<nums[20]<<endl;
　　    }catch(OutOfRange &e){
　　        e.what();
　　    }
　　    //尝试弹出20个元素
　　    try{
　　        for(int i=0; i<20; i++){
　　            nums.pop();
　　        }
　　    }catch(OutOfRange &e){
　　        e.what();
　　    }
　　    printArray(nums);
　　    return 0;
　　}
　　运行结果：
　　0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
　　Error: out of range( array length 10, access index 20 )
　　Error: empty array, no elements to pop.
　　Empty array! No elements to print.

　　Array 类实现了动态数组，它的主要思路是：在创建对象时预先分配出一定长度的内存（通过 malloc() 分配），内存不够用时就再扩展内存（通过 realloc() 重新分配）。Array 数组只能在尾部一个一个地插入（通过 push() 插入）或删除（通过 pop() 删除）元素。

　　我们通过重载过的[ ]运算符来访问数组元素，如果下标过小或过大，就会抛出异常（第53行代码）；在抛出异常的同时，我们还记录了当前数组的长度和要访问的下标。

　　在使用 pop() 删除数组元素时，如果当前数组为空，也会抛出错误。
　　throw 用作异常规范
　　throw 关键字除了可以用在函数体中抛出异常，还可以用在函数头和函数体之间，指明当前函数能够抛出的异常类型，这称为异常规范（Exception specification），有些教程也称为异常指示符或异常列表。请看下面的例子：
　　double func (char param) throw (int);

　　这条语句声明了一个名为 func 的函数，它的返回值类型为 double，有一个 char 类型的参数，并且只能抛出 int 类型的异常。如果抛出其他类型的异常，try 将无法捕获，只能终止程序。

　　如果函数会抛出多种类型的异常，那么可以用逗号隔开：
　　double func (char param) throw (int, char, exception);

　　如果函数不会抛出任何异常，那么( )中什么也不写：
　　double func (char param) throw ();

　　如此，func() 函数就不能抛出任何类型的异常了，即使抛出了，try 也检测不到。
　　1) 虚函数中的异常规范
　　C++ 规定，派生类虚函数的异常规范必须与基类虚函数的异常规范一样严格，或者更严格。只有这样，当通过基类指针（或者引用）调用派生类虚函数时，才能保证不违背基类成员函数的异常规范。请看下面的例子：
　　class Base{
　　public:
　　    virtual int fun1(int) throw();
　　    virtual int fun2(int) throw(int);
　　    virtual string fun3() throw(int, string);
　　};
　　class Derived:public Base{
　　public:
　　    int fun1(int) throw(int);   //错！异常规范不如 throw() 严格
　　    int fun2(int) throw(int);   //对！有相同的异常规范
　　    string fun3() throw(string); //对！异常规范比 throw(int,string) 更严格
　　}
　　2) 异常规范与函数定义和函数声明
　　C++ 规定，异常规范在函数声明和函数定义中必须同时指明，并且要严格保持一致，不能更加严格或者更加宽松。

　　请看下面的几组函数：
　　//错！定义中有异常规范，声明中没有
　　void func1();
　　void func1() throw(int) { }
　　//错！定义和声明中的异常规范不一致
　　void func2() throw(int);
　　void func2() throw(int, bool) { }
　　//对！定义和声明中的异常规范严格一致
　　void func3() throw(float, char*);
　　void func3() throw(float, char*) { }
　　请抛弃异常规范，不要再使用它
　　异常规范的初衷是好的，它希望让程序员看到函数的定义或声明后，立马就知道该函数会抛出什么类型的异常，这样程序员就可以使用 try-catch 来捕获了。如果没有异常规范，程序员必须阅读函数源码才能知道函数会抛出什么异常。

　　不过这有时候也不容易做到。例如，func_outer() 函数可能不会引发异常，但它调用了另外一个函数 func_inner()，这个函数可能会引发异常。再如，您编写的函数调用了老式的库函数，此时不会引发异常，但是库更新以后这个函数却引发了异常。总之，异常规范的初衷实现起来有点困难，所以大家达成的一致意见是，最好不要使用异常规范。

　　异常规范是 C++98 新增的一项功能，但是后来的 C++11 已经将它抛弃了，不再建议使用。

　　另外，各个编译器对异常规范的支持也不一样，请看下面的代码：
　　#include <iostream>
　　#include <string>
　　#include <exception>
　　using namespace std;
　　void func()throw(char*, exception){
　　    throw 100;
　　    cout<<"[1]This statement will not be executed."<<endl;
　　}
　　int main(){
　　    try{
　　        func();
　　    }catch(int){
　　        cout<<"Exception type: int"<<endl;
　　    }
　　    return 0;
　　}
　　在 GCC 下，这段代码运行到第 7 行时程序会崩溃。虽然 func() 函数中发生了异常，但是由于 throw 限制了函数只能抛出 char*、exception 类型的异常，所以 try-catch 将捕获不到异常，只能交给系统处理，终止程序。

　　在 Visual C++ 下，输出结果为Exception type: int，这说明异常被成功捕获了。在 Visual C++ 中使用异常规范虽然没有语法错误，但是也没有任何效果，Visual C++ 会直接忽略异常规范的限制，函数可以抛出任何类型的异常。

（编辑：ASP站长网）

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