异常处理
异常处理字面的意思就是：当程序出现了不符合预期的情况（不一定是错误），采取一定的后续措施进行处理。
异常处理机制
我们以一个简单但不是很严谨的例子作为开始，来介绍异常处理机制。
假设我们有一个图书销售系统。系统里面有某个自定义类型class BookISBN;，表示某本书的ISBN编号。
主程序大概是这样：
class BookISBN
{
public:
// ...
std::string GetISBN() const; // 成员函数，返回ISBN编号
// ...
}
// ...
int main()
{
Init(); // 初始化系统
while(1)
{
run(); // 运行系统
}
return 0;
}假设系统的运行过程中需要比较两本图数的价格：
void run()
{
// ...
if(book_a.GetISBN() == book_b.GetISBN()) // book_a book_b 假设已经定义
{
// 继续后面的处理
}
else
{
cout<< "错误！两本书的ISBN不一样，不能进行比较！";
// 进行出错后的其它后续操作，比如释放内存一类的
}
}我们可以看到，在上面的程序中，我们可以采用分支条件来处理意外出现的情况。
现在我们思考两个问题：
- 如果程序不止一处需要做这样的意外处理呢？
- 如果意外情况是嵌套在系统的深层（上面的 if-else 是被 run 间接调用），而出现错误后需要跳转到上层调用的某个特定位置呢？
针对第一个问题：我们可以将意外处理（也就是异常处理）封装成一个函数，然后在需要的地方调用。
针对第二个问题：我们可以精心设计函数的接口，使其满足我们的处理流程。但这是很困难的一件事。
所以上面给出的解决方案，理论上可以实现我们的需求，但是较为繁琐，对于程序设计的能力要求也就高。
于是，异常处理机制便出现了。异常处理从感官上来看表现得更为优雅，从功能上来说还能将问题的检测和解决分离开，实现统一处理。
异常处理机制的流程
当程序出现异常的时候，我们需要记录下发生的异常信息，比如数组越界，内存不足等等。而记录异常信息的方式便是通过一个对象来保存这些信息，这个对象也叫做异常对象。
异常对象的类型既可以是STL提供的类型，也可以是自定义的类。如果是自定义异常类型，该类型必须具有拷贝构造函数或者移动构造函数。
异常处理机制的流程是：
- 抛出异常对象。在异常发生的位置通过关键字
throw抛出一个异常对象 - 接收异常对象并进行异常处理。在异常发生的作用域内或者外层作用域内接受异常并处理。
下面主要分两个部分介绍异常处理。
抛出异常对象
我们先定义一个异常类型
class Error
{
public:
Error() = default;
Error(string error_type):_error_type(error_type){}
Error(const Error &error) = default; // 使用合成的拷贝构造函数
private:
string _error_type;
}那么如何抛出异常呢？
通过关键字throw。抛出异常对象的代码如下：
// ...
Error error("这是一个异常"); // 定义异常对象
throw error; // 抛出异常
// 当然也可以这样 throw Error("这是一个异常"); 在我们的图数销售系统中使用抛出异常的完整代码如下：
// 系统中的类类型
class BookISBN
{
public:
// ...
std::string GetISBN() const; // 成员函数，返回ISBN编号
}
// 异常对象类型
class Error
{
public:
Error() = default;
Error(string error_type):_error_type(error_type){}
Error(const Error &error) = default; // 使用合成的拷贝构造函数
private:
string _error_type;
}
// 主函数
void run()
{
// ...
if(book_a.GetISBN() == book_b.GetISBN()) // book_a book_b 假设已经定义
{
// 继续后面的处理
}
else
{
/************************************************************/
* 抛出异常 *
* 异常的处理交给异常接收代码（后面介绍如何接收异常） *
*************************************************************/
throw Error("错误！两本书的ISBN不一样，不能进行比较！"); // 抛出异常
}
}
// 主程序
int main()
{
Init(); // 初始化系统
while(1)
{
run(); // 运行系统
}
return 0;
}程序在执行throw error_object后到底做了什么事呢？
-
在全局作用域内创建了一个
error_object的副本。这个临时全局对象的地址由编译器进行分配管理，在合适的时候（比如异常处理结束）由编译器进行销毁。程序员不用操心。所以这也是为什么异常对象必须要有拷贝（移动）构造函数的原因。
-
销毁
throw语句前已经创建的局部对象。大家可以把throw理解为具有return功能的关键字。所以
throw之前一定要释放new/malloc的对象防止内存泄漏。
另外需要声明的一点就是，在创建异常对象的全局副本的时候是按照静态类型来拷贝。
假设类Derived继承自类Base
Derived d;
Base &rd = d;
throw rd;此时，创建的异常对象d的全局副本只包含基类Base的部分。（这个是很自然的事，特别写出来是担心大家有疑虑）
接收异常对象并处理
当我们抛出对象之后，程序就开始搜索可以接收异常对象的代码。接收异常的方式是使用try catch两个关键字。
具体的用法入下代码：
try
{
// 这里是包含可能抛出异常的代码
}
catch(ErrorType1 error) //
{
// 处理异常。想怎么处理就怎么写呗。
}
catch(ErrorType2 error)
{
// 同上
// catch 分支可以有一个也可以有多个，看自己需要
}
...我们在try的作用域内抛出异常。编译器在外部作用域查找到catch关键字接收异常，然后就像函数调用一样，用异常对象的全局副本作为实参，传进与之类型相匹配的catch块中，然后继续执行代码。
我们把接收异常的代码加入主程序后的完整代码：
// 系统中的类类型
class BookISBN
{
public:
// ...
std::string GetISBN() const; // 成员函数，返回ISBN编号
}
// 异常对象类型
class Error
{
public:
Error() = default;
Error(string error_type):_error_type(error_type){}
Error(const Error &error) = default; // 使用合成的拷贝构造函数
private:
string _error_type;
}
// 主函数
void run()
{
// ...
if(book_a.GetISBN() == book_b.GetISBN()) // book_a book_b 假设已经定义
{
// 继续后面的处理
}
else
{
throw Error("错误！两本书的ISBN不一样，不能进行比较！"); // 抛出异常
}
}
// 主程序
int main()
{
Init(); // 初始化系统
while(1)
{
/************************************************************/
* 将可能抛出异常的代码用 try 块包含 *
* 一旦 try 中的代码抛出异常 跟随 try 后面的 catch 便会捕捉到抛出 *
* 的异常。（如果没有匹配的catch块就继续往上一层搜索，如果最后没有任 *
* 何相匹配的catch，则程序直接终止。 *
*************************************************************/
try
{
run(); // 运行系统
}
catch(Error e)
{
// 处理异常
}
}
return 0;
}另外需要注意的三点说明：
-
注意
catch块的接收顺序，尤其是异常类型是具有继承关系的类型。class Base; class Derived:public Base; void f() { try { throw Derived(); // 抛出 Derived 类型的异常 } catch(Base b) { // 异常会被 Base 接收。（进行了隐式类型转换。这是和赋值操作一样的嘛，很好理解。） } catch(Derived d) { // 异常不会进入这里 } }catch会进行的隐式类型转换只有三种：常量->非常量、子类->父类、数组->指向数组首元素的指针（函数类似）。其它的任何类型都不会隐式转换，比如catch(int) 不能就收double类型的异常对象。
-
重抛出
如果直接
throw;不跟异常对象，那么就会抛出当前作用域内的异常对象，如果当前作用域没有则抛出上层作用域内的对象。try { // ... } catch(Error e) { // ... throw ; // 相当于 throw e; } -
捕获所有的异常
如果
catch的参数是...即catch(...)则这个catch块将接收当前作用域内（包括嵌套的内存作用域）之前所有没被接收的异常对象。
异常处理的其它相关细节
构造函数初始化列表抛出异常
class Test
{
public:
Test(Object ob)
:_ob(bo) // 如果此时抛出异常，那么构造函数内的异常处理并不能接收到
{ // 这个异常将会跑到构造Test类的作用域中，而且未构造完的Test对象并不会析构
// ...
try
{
}
catch
{
}
}
private:
Object _ob;
}替换的方法如下：
class Test
{
public:
Test(Object ob) try:_ob(bo)
{
// ...
}
catch(...) // catch既能接收初始化列表抛出的异常
{ // 也能够接收构造函数块里面的异常
}
private:
Object _ob;
}noexcept说明符
noexcept的意思是不抛出异常
void f()noexcept
{
}如果声明了 noexcept的函数抛出了异常，则程序直接终止。局部对象是否被释放是未定义的。