编程笔记001|C++中的异常机制与dynamic-创新互联

一、C++ 中的异常机制 (exceptions)

1. 头文件cstdlib/stdlib.h包含:
   1. std::abort()可以向标准错误流cerr发送消息abnormal program termination, 然后终止程序.
   2. std::exit(...)/exit(...)刷新文件缓冲区而不显示消息.
2. 常见异常机制:
   1. try表示注意该代码块引发的异常.
   2. throw类似跳转, 常见的是throw "...".
   3. catch (type)处理异常.
   4. 进阶版本:
      1. 可以throw一个类对象 (直接构造函数形式throw classname(x, y, ...)),catch中调用对象接口函数.
      2. 异常规范: 现在不常用. 剩下一个noexcept放在函数声明后面表示不会引发异常.
      3. 栈解退 (unwinding the stack):throw完之后层层栈解退, 直到到达try所在那层, 然后 “搜寻”catch. 与此同时自动变量, 对象会相应析构.

         throw语句将控制权向上返回给第一个满足如下条件的函数: 包含能够捕获相应异常的try-catch组合.

         

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         • throw自动生成副本, 但仍然建议在catch中使用引用. 主要原因是可以执行派生类对象.
         • catch块的排列顺序应和类的派生顺序相反 (否则引用出问题).
   5. 头文件exception包含exception类, 用class classname: public std::exception可以使用其中的what()方法, 一般return一个字符串.
   6. 头文件stdexcept十分万能:
      1. logic_error系列
         1. domain_error: 函数定义域.
         2. invalid_argument: 传递的字符串出错.
         3. length_error: 空间不够 (e.g.数组).
         4. out_of_bounds: 索引无效.
      2. runtime_error系列
         1. range_error: 除了下面两者的所有.
         2. overflow_error: 超过变量类型大范围.
         3. underflow_error: 低于了浮点数最小表示值.
      3. bad_alloc由exception公有派生.
      4. std::nowthrow,std::nothrow.
3. 异常何时出现问题
   1. 未捕获异常
      1. 调用terminate()函数. (头文件exception)
         1. terminate()默认调用abort()函数, 但可以通过set_terminate()函数修改行为 (但必须包含一个需调用的函数).

            typedef void (*terminate_handler)();
               terminate_handler set_terminate(terminate_handler f) throw();
               terminate_handler set_terminate(terminate_handler f) noexcept;
               void terminate();
               void terminate() noexcept;

      2. 调用unexpected()函数. 可用set_unexpected修改 (默认调用terminate).
   2. 一些不易引起注意的事项
      1. 如果用了new进行内存分配, 过早的终止会导致相应的delete语句不被执行, 导致内存泄漏.

         解决方案:

         • 在catch语句中加入相应的delete语句.
         • (后文会提到) 智能指针模板.

二、与异常机制相结合: 更安全的四种类型转换

1. RTTI (Runtime Type Identification 运行阶段类型识别)
   1. 用途: 虚函数能够 “自动” 地知道某指针指向的对象类型, 并自动调用其方法, 而如果我们需要把这一功能 “解封装”, 那就要用到 RTTI.
   2. 实现
      1. Class1ptr* c1 = dynamic_cast(var): 只会告诉你转换是否安全, 但不会告诉你具体是什么类型. 不安全返回空指针. 配合if可以包含检验环节.

         另外几种常见的强制类型转换:

         • static_cast: 几乎与dynamic_cast相同, 但是没有错误检查机制. 同时dynamic_cast能够检查形如 “A 同时派生了 B 和 C, B 与 C 之间的类型转换 (返回nullptr)”, 但static_cast不行. 但static_cast还允许枚举类型和整型之间以及数值类型之间的转换。

           注: 这两种转换在开发人员进行安全保证的情况下还可以脱离类来转换 (int ->char, etc.).

         • reinterpret_cast: “近乎万能”, 不关心类的继承关系.

         • const_cast: 把常量指针 / 引用转换为非常量指针 / 引用 (好处是确保了大部分时候的安全性).

      2. typeid(用到头文件typeinfo) 重载了运算符==和!=, 常见有:
         1. typeid(var1 / typename1) == typeid(var2 / typename2)
         2. typeid(varname).name()

         重要提示: 如果发现在扩展的if else语句中使用了typeid, 则应考虑是否应该使用虚函数和dynamic_cast.

参考文献:C++ Primer Plus, 6th edition

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本文题目：编程笔记001|C++中的异常机制与dynamic-创新互联
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