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1.3 C++异常处理

程序中的错误通常包括：语法错误、逻辑错误和运行时异常（Exception）。其中，语法错误通常是指函数、类型、语句、表达式、运算符或标识符的使用不符合C++中的语法，这种错误在程序编译或连接时就会由编译器指出；逻辑错误是指程序能顺利运行，但是没有实现或达到预期的功能或结果，这类错误常需要通过调试或测试才能发现；运行时异常是指在程序运行过程中，由于意外事件的发生而导致程序异常终止，如内存空间不足、打开的文件不存在、零除数、下标越界等。

异常或错误的处理方法有很多，如判断函数返回值、使用全局的标志变量、直接使用C++中的exit()或abort()函数来中断程序的执行。

1.3.1 使用C++异常处理

程序运行时异常的产生虽然无法避免，但可以预料。为了保证程序的健壮性，必须在程序中对运行时异常进行预见性处理，这种处理称为异常处理。

C++提供了专门用于异常处理的一种结构化形式的描述机制try/throw/catch。该异常处理机制能够把程序的正常处理和异常处理逻辑分开表示，使得程序的异常处理结构清晰，通过异常集中处理的方式，解决异常处理的问题。

1.try语句块

try语句块的作用是启动异常处理机制，侦测try语句块中的程序语句执行时可能产生的异常。如有异常产生，则抛出异常。try的格式如下：

注意：try总是与catch一同出现，在一个try语句块之后，至少应该有一个catch语句块。

2.catch语句块

catch语句块用来捕捉try语句块产生的异常或用throw抛出的异常，然后进行处理，其格式如下：

其中，catch中的形参类型可以是C++基本类型（如int、long、char等）、构造类型，还可以是一个已定义的类的类型，包括类的指针或者引用类型等。如果在catch中指定了形参名，则可像一个函数的参数传递那样将异常值传入，并可在catch语句块中使用该形参名。例如：

        try
        {
            throw "除数不能为0！";
        }
        catch(const char ＊ s)                   // 指定异常形参名
        {
            cout<<s<<endl;                      // 使用异常形参名
        }

注意：

(1) 当catch中的整个形参为“…”时，则表示catch能捕捉任何类型的异常。

(2) catch前面必须是try语句块或另一个catch块。正因如此，在书写代码时应使用这样的格式：

        try
        {
            …
        } catch(…)
        {   …
        } catch(…)
        {   …
        }

3.throw

throw用来强行抛出异常，其格式如下：

其中，异常类型表达式可以是类对象、常量或变量表达式等。

4.三者关系和注意点

throw和catch的关系就好比函数调用关系，catch指定形参，而throw给出实参。编译器将按照catch出现的顺序及catch指定的参数类型确定throw抛出的异常应该由哪个catch来处理。

throw不一定出现在try语句块中，实际上，它可以出现在任何需要的地方，即使在catch中的语句块中，仍然可以继续使用throw，只要最终有catch可以捕获它即可。例如：

        class Overflow
        {   // ...
        public:
            Overflow(char,double,double);
        };
        void f(double x)
        {   // ...
            throw Overflow('+',x,3.45e107);// 在函数体中使用throw，用来抛出一个对象
        }
        try
        {   // ...
            f(1.2);
            // ...
        } catch(Overflow& oo)
        {
            // 处理Overflow类型的异常
        }

当throw出现在catch语句块中时，通过throw既可以重新抛出一个新类型的异常，也可以重新抛出当前这个异常，在这种情况下，throw不应带任何实参。例如：

        try
        {   ...
        } catch(int)
        {
            throw "hello exception";        // 抛出一个新的异常，异常类型为const char＊
        } catch(float)
        {
            throw;                           // 重新抛出当前的float类型异常
        }

1.3.2 嵌套异常和栈展开

在C++中，异常处理嵌套一般指下列结构：

当然，在程序代码中，若一个函数中的异常处理语句块中还有另一个函数的调用，而另一个函数本身也会产生异常，这样，通过函数嵌套调用也会形成异常处理嵌套。

在嵌套异常情况下，最底层函数所抛出的异常首先在内层中依次查找相匹配的catch语句块，只要遇到第一个匹配的catch子句，查找就会结束，然后进入该catch子句，进行处理。若没有匹配，则内层函数产生的异常逐层向外传递，最后回到主程序中。这种因发生异常而逐步退出复合语句或函数定义的过程，称为栈展开（stack unwinding）过程。

需要说明的是：

(1) 随着栈展开，在退出的复合语句和函数定义中声明的局部变量的生命期也结束了。在栈中分配的局部变量所占用的资源也被释放，由系统回收。但是，如果函数动态分配过内存或其他资源（包括用new运算符取得的资源和打开的文件）出现异常，这些资源的释放语句可能被忽略，从而造成这些资源将永远不会自动释放。

(2) 在栈展开期间，当一个复合语句（或语句块）或函数退出时，若遇到的局部变量是类对象时，则栈展开过程将自动调用该对象的析构函数，完成资源的释放。

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