C++學習筆記之異常

程序執行中需要處理異常

動態分配空間時可能不會成功
打開文件可能會失敗
除法運算時分母可能爲0
整數相乘可能溢出
指針可能越界
……

異常處理方法一

使用選擇語句(if…else…)
判斷異常情況，即時處理
正常程序流程和異常處理語句混在一起
程序員往往無法專注於正常流程編程

異常處理方法二

使用C++異常處理機制
判斷異常情況，發現異常後拋出異常
正常程序流程和異常處理模塊分開
程序員可以專注於正常流程編程，異常處理模塊稍候編寫

C++異常處理機制

程序在產生錯誤後拋出異常
異常處理模塊捕獲並處理異常
異常處理機制一般無法使程序恢復正常執行
可以爲程序提供有序的整理操作

異常處理基礎

關鍵字try：出錯時產生異常的代碼放在try塊中
關鍵字throw：throw語句可以拋出任意類型的異常，包括自定義類型
關鍵字catch：catch塊（異常處理器）捕捉和處理異常
一個異常處理器一般只捕捉一種類型的異常
try塊拋出異常後，程序控制離開try塊
拋出異常後，程序在try塊後面的catch塊中逐個搜索合適的異常處理器
如果try塊沒有異常拋出，則程序跳過所有catch塊
拋出異常之後，程序控制無法返回到拋出點
try塊可以直接或間接拋出異常

例子1：除數爲零的異常處理

// ex17_1.cpp: 除數爲零的異常例子
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

//定義異常類MyException
class MyException 
{
public:
	MyException(char *str)
	{  msg = str;  }
	char * show() 
	{  return msg; }
private:
	char *msg;
};

//定義除法函數division，除數爲0時拋出異常。
double division(int dividend, int divisor)
{
	if (divisor == 0)
		//拋出異常對象
		throw MyException("error: divided by zero!");
	return (double)dividend/divisor;
} 

int main() 
{
	int a, b;
	double result;
	cout<<"Enter two integers (EOF to end):";
	while (cin>>a>>b){
		try {
			result = division(a,b);
			cout<<a<<" / "<<b<<" = "<<result<<endl;
		}
		catch (MyException e) {
			cout<<e.show()<<endl;
		}
		cout<<endl;
		cout<<"Enter two integers (EOF to end):";
	}
	return 0;
}

程序運行結果

Enter two integers (EOF to end):12 7

12 / 7 = 1.71429

Enter two integers (EOF to end):2 0

error: divided by zero!

Enter two integers (EOF to end):34 5

34 / 5 = 6.8

Enter two integers (EOF to end):

異常的拋出和傳播

關鍵字throw可以帶任何類型的操作數，包括自定義類型（異常對象）
異常拋出後，最近的一個匹配的異常處理器捕獲該異常
如果沒有匹配的異常處理器，則系統調用terminate函數，terminate函數省卻地調用abort函數終止程序的執行
拋出異常時，throw語句生成異常對象的一個副本，異常處理器執行完畢後刪除該臨時對象

例子2：編寫程序拋出各類異常，並捕捉它們

// ex17_2.cpp: 拋出多種類型異常的例子
#include <iostream>
using namespace std;
main()
{
	int a, myint;
	float myfloat;
	double mydouble;
	cout<<"Enter a integer (EOF to end):";
	while (cin>>a){ //拋出不同類型的異常
		try {
			switch(a % 3) {
			case 0:  //輸入整數爲3的倍數時拋出整型異常
				myint = a;
				throw myint;
				break;
			case 1: //拋出float類型異常
				myfloat = (float)a;
				throw myfloat;
				break;
			case 2: //拋出double類型異常
				mydouble = a;
				throw mydouble;
				break;
			default:
				break;
			}
		}
		catch (int e) {   //捕獲整型異常
			cout<<"Integer Exception: "<<e<<endl;
		}      
		catch (float e) {   //捕獲浮點類型異常
			cout<<"Float Exception: "<<e<<endl;
		}
		catch (double e) {   //捕獲雙精度類型異常
			cout<<"Double Exception: "<<e<<endl;
		}
		cout<<endl;
		cout<<"Enter a integer (EOF to end):";
	}
	return 0;
}

程序運行結果

Enter a integer (EOF to end):10

Float Exception: 10

Enter a integer (EOF to end):11

Double Exception: 11

Enter a integer (EOF to end):12

Integer Exception: 12

Enter a integer (EOF to end):13

Float Exception: 13

Enter a integer (EOF to end):

異常只能在try塊中拋出，並由其後的符合類型的catch塊捕捉
在try塊外面拋出的異常將不會被捕捉到，系統會調用terminate函數終止程序的運行
發生異常後跳出拋出異常的程序塊，並且無法再返回到拋出點
異常可以在try塊中顯式拋出，也可以在其調用的函數中拋出

try塊可以嵌套

內層try塊拋出異常的傳播順序

先在內層try塊後面的catch塊中尋找合適的異常處理器
找到則進行處理，異常不再往外傳播
如果找不到，則將該異常向外傳播，到外層try塊後面的catch塊中繼續尋找
如果異常傳播到最外層的try塊仍然找不到，則程序調用terminate函數

// ex17_3.cpp: 異常傳播的例子。
#include <iostream>
using namespace std; 

int add(int a, int b) 
{ //結果過大過小時都拋出異常
	int res;
	try 
	{
		res = a + b;
		if (res > 128)   //拋出整型異常
			throw res;
		if (res<0)       //拋出字符串異常
			throw "Negative result!";
	}
	catch (int e)  {  //捕捉整型異常
		cout<<"The result is too large :"<<e<<endl;
		return -1;
	}
	return res;
}

int main() 
{
	int a, b, result;
	cout<<"Enter two integers (EOF to end):";
	while (cin>>a>>b){
		try {
			result = add(a, b);
			if (result >= 0)
				cout<<"The result is "<<result<<endl;
		}
		catch (...) {  //捕捉傳播到外層的所有異常
			cout<<"Unexpected exception."<<endl;
		}
		cout<<endl;
		cout<<"Enter a integer (EOF to end):";
	}
	return 0;
}

程序運行結果

Enter two integers (EOF to end):12 66

The result is 78

Enter a integer (EOF to end):23 456

The result is too large :479

Enter a integer (EOF to end):-123 34

Unexpected exception found.

Enter a integer (EOF to end):

異常的捕獲和處理

異常處理器以關鍵字catch開始
異常處理器能帶一個參數（能捕捉的異常類型），參數名可選
有參數名時，可以在異常處理器內使用這個參數，該參數只是拋出的異常對象的一個副本catch (int e){…}
沒有參數名時，異常對象不從拋出點傳遞到異常處理器中catch (int){…}
程序按順序尋找匹配的異常處理器，拋出的異常將第一個類型符合的異常處理器捕獲
如果內層try塊後面沒有找到合適的異常處理器，該異常向外傳播，到外層try塊後面尋找
沒有被捕獲的異常將調用terminate函數，terminate函數默認調用abort終止程序的執行
可以使用set_terminate函數指定terminate函數將調用的函數
參數列表中只有一個省略號的異常處理器能捕捉所有類型的異常catch (...) {...}
要注意異常處理器的排列順序，可能會影響異常處理的結果

滿足下麪條件之一時，異常被捕捉

異常處理器的參數類型和拋出異常的類型完全相同
.異常處理器的參數類型是拋出的異常對象的基類
異常處理器的參數是基類的指針或引用，拋出異常的類型是派生類的指針或引用
異常處理器的參數是void*類型的指針，拋出異常的類型是某一種類型的指針
異常處理器爲catch(…)

例子4：異常捕獲的例子

//file ex17_4.h
#include <iostream>
using namespace std;
//定義基類
class base {
public:
	void show() {
		cout<<"Base object."<<endl;
	}
};
//定義派生類
class derived :public base {
public:
	void show() {
		cout<<"Derived object."<<endl;
	}
};


// ex17_4.cpp: 拋出基類和派生類異常
#include "ex17_4.h"
main()
{
	int no;
	cout<<"Input a integer please:";
	while(cin>>no)
	{
		try {
			if ((no % 2) == 0) //拋出基類對象
				throw base();
			else    //拋出派生類對象
				throw derived();
		}
		catch(base b) {
			cout<<"Exception:";
			b.show();
		}
		catch(derived d) {
			cout<<"Exception:";
			d.show();
		}
		cout<<endl<<"Input a integer please:";
	}
	return 0;
}

程序運行結果

Input a integer please:1

Exception:Base object.

Input a integer please:2

Exception:Base object.

Input a integer please:3

Exception:Base object.

Input a integer please:4

Exception:Base object.

Input a integer please:

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