异常（C++）

六、异常

异常是指程序运行期间发生的不正常情况，如 new 无法获得所需内存、数组下标越界、运算溢出、除0错误、无效参数以及打开文件不存在灯。异常处理就是指对程序执行过程中产生的异常进行适当的处理，避免程序出现丢失数据或破坏系统运行等灾难性后果。

6.1 传统错误处理（如 C语言）

6.1.1 通过函数返回值处理异常

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

class A{
   
public:
	A(void) {
   
		cout << "A () " << endl;
	}
	~A(void) {
   
		cout << "~A ()" << endl;
	}
};

int fun3(){
   

	FILE* fp = fopen("./1.text", "r");
	if(fp == NULL)
		return -1;

	cout << "open 1.text successed" << endl;
	fclose(fp);

	return 0;
}

int fun2(){
   
	A b;
	fun3();
}

int fun1(){
   
	A a;
	fun2();
}
int main (void) {
   

	A a;

	fun1();
	return 0;
}
//输出结果
myubuntu@ubuntu:~/lv19/cplusplus/dy07$ ./a.out 
A () 
A () 
~A ()
~A ()

优点：函数调用路径中栈对象得到正确析构，不存在内存泄漏

缺点：错误流程处理复杂，代码臃肿

6.1.2 通过远程跳转处理异常

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <csetjmp>
using namespace std;

jmp_buf env;

class A{
   
public:
	A(void) {
   
		cout << "A () " << endl;
	}
	~A(void) {
   
		cout << "~A ()" << endl;
	}
};

int fun3(){
   

	FILE* fp = fopen("./1.text", "r");
	if(fp == NULL)
		longjmp(env, -1); //跳转到setjmp位置执行

	cout << "open 1.text successed" << endl;
	fclose(fp);

	return 0;
}

int fun2(){
   
	A b;
	fun3();
}

int fun1(){
   
	A a;
	fun2();
}
int main (void) {
   
	
	if(setjmp(env) == 0){
    //保存当前栈的快照
		fun1();
	} else {
   
		return -1;
	}
	return 0;
}
//输出结果
myubuntu@ubuntu:~/lv19/cplusplus/dy07$ ./a.out 
A () 
A ()

优点：不需要逐层判断，一步到位，代码精炼

缺点：函数调用路径中的栈对象失去析构机会，存在内存泄漏风险

6.2 C++的异常处理

对传统错误处理做出了改进：发扬优点，避免缺点。

C++引入了3个用于异常处理的关键字：try, throw, catch。try用于检测可能发生的异常，throw用于抛出异常，catch用于捕获并处理由throw抛出的异常。try-thow-catch构造了C++异常处理的基本结构，形式如下：

try{
   
    ...
	if err1 throw xx1; //如果是错误1 就抛出xx1异常
	...
	if err2 throw xx2;//如果是错误2 就抛出xx2异常
	...
	if errn throw xxn;//如果是错误n 就抛出xxn异常
}
catch(type1 arg){
   ...}
catch(type2 arg){
   ...}
catch(typen arg){
   ...}

6.2.1 对传统错误处理的改造

#include <iostream>
#include <cstdio>
//#include <csetjmp>
using namespace std;

//jmp_buf env;

class A{
   
public:
	A(void) {
   
		cout << "A () " << endl;
	}
	~A(void) {
   
		cout << "~A ()" << endl;
	}
};

class FileErr{
   
private:
	string filename;
	int line;
public:
	FileErr(const string& name, int num){
   
		filename = name;
		line = num;
	}
	friend ostream& operator<<(ostream& os, FileErr& fe);
};

ostream& operator<<(ostream& os, FileErr& fe) {
     //输出重载
	os << fe.filename << ": " << fe.line << ": " << "file open failed" << endl;
	return os;
}

int fun3(){
   

	FILE* fp = fopen("1.text", "r");
	if(fp == NULL) {
   
		throw FileErr(__FILE__, __LINE__);  //抛出异常
		//throw -1; //抛出异常
	}

	cout << "open 1.text successed" << endl;
	fclose(fp);

	return 0;
}

int fun2(){
   
	A b;
	fun3();
}

int fun1(){
   
	A a;
	fun2();
}
int main (void) {
   
	
	try{
   
		fun1();
	}
	catch(int err) {
   
		if(err == -1){
   
			cout << "handle file open failed" << endl;
			return -1;
		}
	}
	catch(FileErr fe){
    //按类类型返回
		cout << fe << endl;
	}
	return 0;
}

注意：catch在进行数据异常类型匹配时，不会进行数据类型的默认转换，只有与异常类型精确匹配的catch块才会被执行。

6.3 函数的异常说明

当一个函数声明中不带任何异常描述时，它可以抛出任何异常。

C++允许限制函数能够抛出的异常类型，限制方法时在函数声明后面添加一个throw参数表，在其中指定函数可以抛出的异常类型。

int fun(int, char) throw(int, char);

函数fun被限定只允许抛出 int 和 char 类型的异常，当 fun 函数抛出其他类型的异常时，程序将被异常终止。

如果函数不允许抛出任何异常，只需要指定throw限制表为不包括任何类型的空表。

int fun(int, char) throw();

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <csetjmp>
using namespace std;

class FileError{
   };
class MemoryError{
   };

void func(void) throw(FileError, MemoryError){
    //func() 函数里面只能抛出 FileError 和 MemoryError 类型的异常
	//throw FileError();
	//throw MemoryError();
	throw -1; //如果抛别的类型异常   就会终止改程序

}
int main (void) {
   
	
	try{
   
		func();
	}
	catch(FileError& er){
   
		cout << "FileError err" << endl;
	}
	catch(MemoryError& er){
   
		cout << "MemoryError err" << endl;
	}
	catch(int err){
   
		cout << "int err" << endl;
	}
	return 0;
}
//输出结果
myubuntu@ubuntu:~/lv19/cplusplus/dy07$ ./a.out 
terminate called after throwing an instance of 'int'
Aborted (core dumped)

6.4 标准异常类

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <csetjmp>
using namespace std;

class FileError : public exception{
   
public:
	virtual const char * what() const throw(){
   
		cout << "handle file failed" << endl;
		return "FileError";
	}
};
class MemoryError : public exception{
   
public:
	virtual const char * what() const throw() {
   
		cout << "handle memory failed" << endl;
		return "MemoryError";
	}
};

void func(void) throw(FileError, MemoryError){
    //func() 函数里面只能抛出 FileError 和 MemoryError 类型的异常
	throw FileError();
	//throw MemoryError();
	//throw -1; //如果抛别的类型异常   就会终止改程序

}
int main (void) {
   

	try{
   
		func();
	}
	catch(exception& er){
   
		/*
		 * 这里就用到多态了，多态通过指针或引用指向的那个对象 就调用那个对象中的成员函数
		 * 这样一改造，就不用写很多的catch捕获函数了 写一个就够了
		 * */
		cout << er.what() << endl;
	}

	return 0;
}
//输出结果
myubuntu@ubuntu:~/lv19/cplusplus/dy07$ ./a.out 
handle file failed
FileError