【C++】一文全解C++中的异常:标准库异常体系&自定义异常体系(含代码演示)

前言

大家好吖,欢迎来到 YY 滴C++系列 ,热烈欢迎! 本章主要内容面向接触过C++的老铁
主要内容含:
在这里插入图片描述

欢迎订阅 YY滴C++专栏!更多干货持续更新!以下是传送门!

目录

  • 一.C语言传统的处理错误的方式
  • 二.C++异常概念
    • 1)异常简述
    • 2)异常的抛出和捕获
      • 【1】异常的抛出和匹配原则
      • 【2】在函数调用链中异常栈展开匹配原则
      • 【3】异常的重新抛出的场景
  • 三.服务器开发中通常使用的异常继承体系
    • 【1】基本形式
    • 【2】基本形式的使用场景
    • 【3】C++标准库的异常体系
    • 【4】自定义异常体系:抛出的派生类对象, 使用基类捕获
    • 【5】自定义异常经典场景:抛出的派生类对象, 使用基类捕获
  • 四.异常常见不安全场景&"智能指针引入解决内存泄漏"传送门
  • 五.异常规范
  • 六.异常的优缺点&总结

一.C语言传统的处理错误的方式

  • 传统的错误处理机制:
  1. 终止程序,超级暴力,如 assert(断言) ——用户难以接受。如发生内存错误,就会终止程序(除0错误时)
  2. 返回错误码(普遍)——需要程序员 自己去查找对应的错误。如系统的很多库的接口函数都是通过把错
    误码放到errno中,表示错误

二.C++异常概念

1)异常简述

  • 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的错误时就可以 抛出异常 ,让函数的直接或间接的调用者处理这个错误
  • throw: 当问题出现时,程序会抛出一个异常——这是通过使用 throw 关键字来完成的。
  • try: try 块中的代码标识将被激活的特定异常, 它后面通常跟着一个或多个 catch 块。
  • catch: 在您想要处理问题的地方,通过异常处理程序捕获异常.catch 关键字用于捕获异
    常,可以有多个catch进行捕获。
  • 如果有一个块抛出一个异常,捕获异常的方法 会使用 try 和 catch 关键字 try 块中放置可能抛
    出异常的代码
    ,try 块中的代码被称为保护代码。使用 try/catch 语句的语法如下所示:
 try
{// 保护的标识代码
}catch( ExceptionName e1 )
{// catch 块
}catch( ExceptionName e2 )
{// catch 块
}catch( ExceptionName eN )
{// catch 块
}catch( ... ) //捕获任意类型异常,防止某个异常直到程序结束都没被捕获
{// catch 块cout << "Unkown Exception" << endl;
}

2)异常的抛出和捕获

【1】异常的抛出和匹配原则

  1. 异常是通过 抛出对象而引发的 该对象的类型 决定了应该激活哪个catch的处理代码。
  2. 被选中的处理代码是调用链中与该对象类型匹配且离抛出异常位置 最近 的那一个。
  3. 抛出异常对象后,会生成一个异常对象的拷贝——因为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被catch以后销毁。(这里的处理类似于函数的传值返回)
  4. 如果一个异常直到程序结束都没被捕获则程序会报错,所以 通常加上最后一道防线—— catch(…) 可以捕获任意类型的异常,问题是不知道异常错误是什么。
  5. 实际中抛出和捕获的匹配原则有个例外,并不都是类型完全匹配,可以抛出的派生类对象, 使用基类捕获,这个在实际中非常实用,,,,,

【2】在函数调用链中异常栈展开匹配原则

  1. 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,则 调到catch的地方进行处理。
  2. 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。
  3. 如果到达main函数的栈,依旧没有匹配的,则终止程序。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,否则当有异常没捕获,程序就会直接终止。
  4. 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。
    在这里插入图片描述

【3】异常的重新抛出的场景

  • 有可能单个的catch不能完全处理一个异常,在进行一些校正处理以后,希望再交给 更外层的调用
    链函数来处理
    ,catch则可以通过重新抛出将异常传递给更上一层的函数进行处理。
void Func()
{// 这里可以看到如果发生除0错误抛出异常,另外下面的array没有得到释放。// 所以这里捕获异常后并不处理异常,异常还是交给外面处理,这里捕获了再重新抛出去// 被抛出的异常继续匹配,离抛出异常位置 最近 的那一个 catchint* array = new int[10];try{int len, time;cin >> len >> time;cout << Division(len, time) << endl;}catch (...)  // 异常的重新抛出{cout << "delete []" << array << endl;delete[] array;throw; // 捕获什么,抛什么}//...cout << "delete []" << array << endl;delete[] array;
}int main()
{try{Func();}catch (const char* errmsg){cout << errmsg << endl;}return 0;
}

三.服务器开发中通常使用的异常继承体系

【1】基本形式

  • 设置一个类,包含 (1)错误信息:string _errmsg; (2)错误id:int _id;
  • 同时为了支持多态(下面知识点中的抛出的派生类对象, 使用基类捕获),支持虚继承
// 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){}virtual string what() const{return _errmsg;}
protected:string _errmsg;int _id;
};

【2】基本形式的使用场景

  • 异常类设置 【_id】
  • 在服务器运行过程中,会出现不同权重的错误信息,不一定每个都要直接捕获异常记录日志
  • 例如:在服务器运行过程中,会出现1.权限错误 2.服务器故障 3.网络错误 等错误信息;网络错误的场景我们接触得比较多,比如玩游戏时,网络突然掉了,这个时候系统一般会给 多次重试 的机会,如下所示:
while (n--)
{try{func();}catch (const Excetion& e){if (e.getid() == 3)//网络故障{continue;//重试}else //其他错误{//...  记录错误日志break;}}
}

【3】C++标准库的异常体系

  • C++ 提供了一系列标准的异常,定义在中,我们可以在程序中使用这些标准的异常。它们是以父子类层次结构组织起来的,如下所示:
    在这里插入图片描述
  • 常见标准库异常
    在这里插入图片描述

【4】自定义异常体系:抛出的派生类对象, 使用基类捕获

  • 为什么不用C++标准异常体系呢?C++标准库设计的不够好用
  • 实际使用中很多公司都会自定义自己的异常体系进行规范的异常管理,因为一个项目中如果大家
    随意抛异常,那么外层的调用者基本就没办法玩了,所以实际中都会定义一套继承的规范体系。
    这样大家抛出的都是继承的派生类对象,捕获一个基类就可以了
    在这里插入图片描述

【5】自定义异常经典场景:抛出的派生类对象, 使用基类捕获

  • 在开发中,一般会有多个部门负责多个模块,例如:数据库模块,缓存模块,网络模块
  • 如果各个模块的相同类型异常都直接抛出来,则无法区分是具体哪个模块出的问题,因此需要派生类对象进行更加定制的设计;
  • 下面代码则是模拟开发中抛异常的场景:

分析:

  • 不同模块继承了基类,设置了 what()函数,可以返回对应的str错误信息
  • catch (const Exception& e) ——这里捕获父类对象就可以
  • 通过 e.what() 记录日志——实现多态
// 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){}virtual string what() const{return _errmsg;}
protected:string _errmsg;int _id;
};class SqlException : public Exception   //数据库模块
{
public:SqlException(const string& errmsg, int id, const string& sql):Exception(errmsg, id), _sql(sql){}virtual string what() const{string str = "SqlException:";    //表示是数据库模块的问题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";cout << "执行成功" << endl;
}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){Sleep(500);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;
}

四.异常常见不安全场景&"智能指针引入解决内存泄漏"传送门

  • 构造函数完成对象的构造和初始化,最好不要在 构造函数 中抛出异常,否则可能导致对象不完整或没有完全初始化
  • 析构函数主要完成资源的清理,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)
  • C++中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(智能指针)来解决以上问题,关于RAII 智能指针的传送门在下:
  • 智能指针博客传送门:
    int* p1 = new int;int* p2 = new int;func();//在中间异常被捕获了,导致delete无法进行,内存泄漏delete p1;delete p2;

五.异常规范

  • 异常规格说明的目的是为了让函数使用者知道该函数可能抛出的异常有哪些。
  1. 可以在函数的 后面接 throw( 类型 ) ,列出这个函数可能抛掷的所有异常类型。
  2. 函数的后面接 throw() ,表示函数不抛异常。
  3. 若无异常接口声明,则此函数可以抛掷任何类型的异常。
// 这里表示这个函数会抛出A/B/C/D中的某种类型的异常
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
thread() noexcept;
thread (thread&& x) noexcept;

六.异常的优缺点&总结

  1. 异常会导致程序的执行流乱跳,并且非常的混乱,并且是运行时出错抛异常就会乱跳。这会 导致我们跟踪调试时以及分析程序时,比较困难。
  2. 异常会有一些性能的开销。当然在现代硬件速度很快的情况下,这个影响基本忽略不计。
  3. C++没有垃圾回收机制,资源需要自己管理。有了异常非常容易导致内存泄漏、死锁等异常 安全问题。这个需要使用RAII来处理资源的管理问题。学习成本较高。
  4. C++标准库的异常体系定义得不好,导致大家各自定义各自的异常体系,非常的混乱。
  5. 异常尽量规范使用,否则后果不堪设想,随意抛异常,外层捕获的用户苦不堪言。所以异常 规范有两点:
  • 抛出异常类型都继承自一个基类。
  • 函数是否抛异常、抛什么异常,都 使用 func() throw();的方式规范化。
  • 总结:异常总体而言,利大于弊,所以工程中我们还是鼓励使用异常的。另外OO的语言基本都是
    用异常处理错误,这也可以看出这是大势所趋。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.hqwc.cn/news/195460.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系编程知识网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

MVSNet论文笔记

MVSNet论文笔记 摘要1 引言2 相关基础2.1 多视图立体视觉重建&#xff08;MVS Reconstruction&#xff09;2.2 基于学习的立体视觉&#xff08;Learned Stereo&#xff09;2.3 基于学习的多视图的立体视觉&#xff08;Learned MVS&#xff09; Yao, Y., Luo, Z., Li, S., Fang,…

2024年csdn最新最全面的fiddler教程【1】

Fiddler简介 Fiddler是比较好用的web代理调试工具之一&#xff0c;它能记录并检查所有客户端与服务端的HTTP/HTTPS请求&#xff0c;能够设置断点&#xff0c;篡改及伪造Request/Response的数据&#xff0c;修改hosts&#xff0c;限制网速&#xff0c;http请求性能统计&#xff…

三极管-开关电路-电路电子-嵌入式开发-物联网开发-电子元件

一、概述 本文我们主要讲解电子电路中十分重要的元件--三极管。三极管常常被用来当作开关或作为放大电流的作用&#xff0c;下面我们将主要围绕着其作为开关电路的使用来介绍三极管。 二、分类 学习三极管前&#xff0c;我们必须认识三极管的三级&#xff0c;包含箭头的一端为发…

第93步 深度学习图像分割:PSPNet建模

基于WIN10的64位系统演示 一、写在前面 本期&#xff0c;我们继续学习深度学习图像分割系列的另一个模型&#xff0c;PSPNet。 二、PSPNet简介 &#xff08;1&#xff09;金字塔池化模块 (Pyramid Pooling Module) PSPNet的核心是其金字塔池化模块&#xff0c;该模块能够捕…

【Python仿真】基于EKF的传感器融合定位

基于EKF的传感器融合定位&#xff08;Python仿真&#xff09; 简述1. 背景介绍1.1. EKF扩展卡尔曼滤波1.1.1.概念1.1.2. 扩展卡尔曼滤波的主要步骤如下&#xff1a;1.1.3. 优、缺点 1.2. 航位推算1.3. 目前航位算法的使用通常与卡尔曼滤波相结合使用2. 分段代码 2.1. 导入需要的…

ERR:Navicat连接Sql Server报错

错误信息&#xff1a;报错&#xff1a;未发现数据源名称并且未指定默认驱动程序。 原因&#xff1a;Navicat没有安装Sqlserver驱动。 解决方案&#xff1a;在Navicat安装目录下找到sqlncli_x64.msi安装即可。 一键安装即可。 Navicat链接SQL Server配置 - MarchXD - 博客园 …

Selenium UI 自动化

一、Selenium 自动化 1、什么是Selenium&#xff1f; Selenium是web应用中基于UI的自动化测试框架。 2、Selenium的特点&#xff1f; 支持多平台、多浏览器、多语言。 3、自动化工作原理&#xff1f; 通过上图&#xff0c;我们可以注意到3个角色&#xff0c;下面具体讲解一…

【2017年数据结构真题】

请设计一个算法&#xff0c;将给定的表达式树&#xff08;二叉树&#xff09;转换成等价的中缀表达式&#xff08;通过括号反映次序&#xff09;&#xff0c;并输出。例如&#xff0c;当下列两棵表达式树作为算法的输入时&#xff1a; 输出的等价中缀表达式分别为(ab)(a(-d)) 和…

数电实验-----实现74LS139芯片扩展为3-8译码器以及应用(Quartus II )

目录 一、74LS139芯片介绍 芯片管脚 芯片功能表 二、2-4译码器扩展为3-8译码器 1.扩展原理 2.电路图连接 3.仿真结果 三、3-8译码器的应用&#xff08;基于74ls139芯片&#xff09; 1.三变量表决器 2.奇偶校验电路 一、74LS139芯片介绍 74LS139芯片是属于2-4译码器…

小迪笔记(1)——操作系统文件下载反弹SHELL防火墙绕过

名词解释 POC&#xff1a;验证漏洞存在的代码&#xff1b; EXP&#xff1a;利用漏洞的代码&#xff1b; payload&#xff1a;漏洞利用载荷&#xff0c; shellcode&#xff1a;漏洞代码&#xff0c; webshell&#xff1a;特指网站后门&#xff1b; 木马&#xff1a;强调控制…

JSP命令标签 静态包含/动态包含

好 下面我们聊聊JSP中的指令标签 这边 我们来说两个 分别是 静态包含 和 动态包含 我们可以将重用性代码包含起来 更好的使用 比如 我们界面上中下 分别有三个导航栏 那么 如果你写三份 就会出现很多重复代码 而且 改起来 也很不方便 要一次改三份 口说无凭 我们来做一个小案…

智慧路灯控制系统设计方案思路及设计原则

智慧路灯系统依托于智慧路灯综合管理平台&#xff0c;实现点&#xff08;智慧路灯&#xff09;、线&#xff08;道路&#xff09;、面&#xff08;城市&#xff09;的三级监控&#xff0c;实现灯控、屏控、视频监控、数据采集、联动的统一。 1&#xff09;一个城市的智慧路灯系…