Exception
Badly formed code will not be run.
Exception 翻译为“异常”。
C++ 的目的之一：比 C 更严格的类型检查
Python 在 21 年开始使用自带的类型检查
TypeScript：有类型的 JavaScript
引入
如何处理文件：
- 用指令打开文件
- 计算文件大小
- 分配内存
- 将文件读入内存
- 关闭文件
各个环节都可能发生异常。
异常的三个特征：
- 可预见
- 不可避免
- 不一定发生
C 语言中的异常处理方式：返回一个固定的错误值
如果全部直接处理，造成的后果：
- 业务逻辑淹没在异常处理中，难以阅读
- 修改内容、增减内容非常困难
- 有时未必能通过程序本身解决异常，需要停止运行
异常处理
语法
异常使用 try、catch 和 throw 三个关键字处理。
try
用于声明某个代码段内可能抛出异常。
其后应该跟随若干个 catch 来处理异常。
try{
...
}catch
处理异常的条件语句。
在 catch 后的括号内，表示接收的异常的类型。捕获不同类型的异常可以由不同的代码处理。
花括号内的代码称为 handler。
在捕获时，类型的匹配按照代码的顺序，而 ... 表示捕捉任何异常。
推荐捕获一个引用 &。
catch(ErrorType& e){
...
}
catch(...){
...
}throw
抛出异常：
template<typename T>
T& Vector<T>::operator[](int indx){
if(indx < 0 || indx >= m_size){
throw VectorIndexError(indx);
}
return m_elements[indx];
}可以在捕捉异常后再抛出：
catch(VectorIndexError& e){
throw;
}异常规范
在函数原型中写出异常规范，声明函数可能返回何种异常：
void print(Document& p) throw(PrintOffLine, BadDocument);
void goodguy() throw();// throw no exceptions, until C++11
void alloc() throw(...);// can throw any exception
void abc() noexcept;// throw no exceptions, since C++11如果在函数中返回了规范之外的异常，系统会调用 std::unexpected() 来处理。
std::unexpected() 默认调用 std::terminate() 来终止程序。
可以用 std::set_unexpected(func)将 std::unexpected() 重载为 func()；
也可以用 std::set_terminate(func) 将 std::terminate() 重载为 func()。
如果 std::unexpected() 被调用后，抛出的异常仍然不符合异常规范，则会抛出 std::bad_exception 异常。
在 C++17 之后，异常规范说明已被弃用。使用 noexcept 说明函数不会抛出任何异常时，若抛出了异常，则会直接调用 std::terminate()。
机制
任何一句话抛出了异常，其下面的语句都不能执行。
异常由 catch 转接到对应的代码。
执行完 catch 中的代码后，将跳过 try 中剩余语句。
总的来说，当
-
检查是否被
try包围。- 是：跳到第 2 步
- 否：跳到第 3 步
-
检查是否有条件匹配的
catch。- 是：执行
catch下的语句 - 否：跳回第 1 步
- 是：执行
-
检查是否在函数内
- 是：回溯到调用该函数的代码，跳回第 1 步
- 否：退出
优点
分离了业务代码和异常处理。使得修改异常的处理方式更加简洁易读。
在异常接收中还可以利用造型（up-casting），来简化处理。
示例
读取文件
try{
open the file;
determine its size;
allocate that much memory;
read the file into memory;
close the file;
}catch(fileOpenFailed){
dosomething
}catch(sizeDeterminationFailed){
dosomething
}catch(...){
}Vector 访问
template<typename T>
T& Vector<T>::operator[](int indx){
return m_elements[indx];
}indx 可能是非法下标。如何通知调用的函数此处的异常？
- C 语言的做法：返回特殊值，这个特殊值不在正常返回值的值域中
- C 语言的做法：保存有一个全局变量，发生异常时修改全局变量来通知。
- C++ 的做法：使用异常。
class VectorIndexError{
public:
VectorIndexError(int v): bad_value(v)
private:
int bad_value;
};
template<typename T>
T& Vector<T>::operator[](int indx){
if(indx < 0 || indx >= m_size){
throw VectorIndexError(indx);
}
return m_elements[indx];
}如果发生了异常，则返回到上一个处理异常的函数处。
void func(){
int i = vec[4];
return i * 5;
}
void outer(){
try{
func();
func2();
}catch(VectorIndexError& e){
e.diagnostic();
}
cout << "Control is here!" << endl;
}
void outer2(){
string err("exception caught");
try{
func();
}catch(VectorIndexError& e){
throw;
}
}
void outer3(){
try{
outer2();
}catch(...){// catch any exception
}
}new 的异常
在 C 中，malloc 在未成功分配空间时会返回 NULL，作为判断依据。
new 在未成功分配空间时不会返回 nullptr，而是会抛出 std::bad_alloc 异常。
void func(){
try{
while(true){
int *p = new int[100000000ul];
}
}catch(const std::bad_alloc& e){
std::cerr << "fail to new the array! " << e.what() << '\n';
}
}STL 异常定义在 <exception> 中。
exception：所有异常的公共基类
- bad 系列
bad_alloc：new无法分配空间抛出的异常bad_cast：dynamic_cast对引用的类型检查出错，抛出的异常bad_typeid：对多态类型的空指针使用typeid抛出的异常bad_exception：当前抛出异常的拷贝构造出错时，抛出的异常
runtime_error：事件超出程序范围抛出的异常overflow_error：算数上溢抛出的异常（STL 中仅std::bitset::to_ulong）range_error：算数超界抛出的异常
logic_error：程序逻辑错误引发的异常，并且可能是可以预防的domain_error：当输入超出了其类型的定义域时抛出的异常length_error：当对容器的操作使其超出了预定义的长度上限时抛出的异常out_of_range：当对容器的操作超出了其当前范围时抛出的异常invalid_argument：当传入参数不合法时抛出的异常
空间安全
构造函数
在 try-catch 中，所有的本地变量都能正确地调用自己的析构函数，不需要自己释放空间；
但如果结合了 new，可能在分配好空间，执行构造函数的过程中抛出异常，这时候申请的空间需要另外的 delete。
这时候会发生很麻烦的问题，指针并没有正确地指向申请的空间。
解决方法：使用两步构造
- 在构造函数内对基本变量赋值
- 任何需要申请资源和空间的操作，在显式的
init()函数内执行
这样保证构造函数不会抛出异常，在 init() 抛出异常时可以正常地析构。
析构函数
在析构函数中抛出异常，我们应该全部解决，这样才能正确地释放空间。
在抛出异常导致的析构中，如果再抛出异常，就会调用 std::terminate()。
开发策略
异常处理的各种手段：
- 返回特殊值（首选）
- 抛出异常
- 函数入口的参数检查