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C与C++中的异常处理3 (转)

原创 IT综合 作者:worldblog 时间:2007-12-12 15:04:40 0 删除 编辑
C与C++中的异常处理3 (转)[@more@]

1.  标准C++异常处理的基本语法和语义XML:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:Office:office" />

  这次,我来概述标准C++异常处理的基本语法和语义。顺便,我会将它和前两次提到的技术进行比较。(在本文及以后,我将标准C++异常处理简称为EH,将微软的方法称为SEH。)

1.1  基本语法和语义

  EH引入了3个新的C++语言关键字:

l  catch

l  throw

l  try

  异常通过如下语句触发

throw [expression]

  函数通过“异常规格申明”定义它将抛出什么异常:

throw([type-ID-list])

  可选项type-ID-list包含一个或多个类型的名字,以逗号分隔。这些异常靠try块中的异常处理函数进行捕获。

try compound-statement handler-sequence

  处理函数队列包含一个或多个处理函数,形式如下:

catch ( exception-declaration ) compound-statement

  处理函数的“异常申明”指明了这个函数将捕获什么类型的异常。

  和SEH一样,跟在try和catch后面的语句必须刮在{}内,而整个try块组成一条完整的大语句。

  例子:

void f() throw(int, some_class_type)

  {

  int i;

  // ... generate an 'int' exception

  throw i;

  // ...

  }

 

int main()

  {

  try

  {

  f();

  }

  catch(int e)

  {

  // ... handle 'int' exception ...

  }

  catch(some_class_type e)

  {

  // ... handle 'some_class_type' exception ...

  }

  // ... possibly other handlers ...

  return 0;

  }

 

  异常规格申明是EH特有的,SEH和MFC都没有类似的东西。一个空的异常规格申明表明函数不抛出任何异常:

void f() throw()

  {

  // ... function throws no exceptions ...

  }

 

  如果函数没有异常规格申明,它可以抛出任何类型的异常:

void f()

  {

  // ... function can throw anything or nothing ...

  }

 

  当函数抛异常时,关键字throw通常后面带一个被抛出的对象

throw i;

 

  然而,throw也可以不带对象:

catch(int e)

  {

  // ... handle 'int' exception ...

  throw;

  }

 

  它的效果是再次抛出当前正被捕获的对象(int  e)。因为空throw的作用是再次抛出已存在的异常对象,所以它必须位于catch语句块中。MFC也有再次抛出异常的功能,SEH则没有,它没有将异常对象交给过处理函数,所以没什么可再次抛出的。

  就象函数原型中的参数申明一样,异常申明也可以是无名的:

catch(char *)

  {

  // ... handle 'char *' exception ...

  }

  当这个处理函数捕获一个char *型的异常对象时,它不能操作这个对象,因为这个对象没有名字。

  异常申明还可以是这样的特殊形式:

catch(...)

  {

  // ... handle any type of exception ...

  }

 

  就象不定参数中的“...”一样,异常申明中的“...”可以匹配任何异常的类型。

1.2  标准异常对象的类型

  标准库函数可能报告错误。在C标准库中的报错方式在前面说过了。在C++标准库中,有些函数抛出特定的异常,而另外一些根本不抛任何异常。

  因为C++标准中没有明确规定,所以C++的库函数可以抛出任何对象或不抛。但C++标准推荐运行库的实现通过抛出定义在中的异常类型或其派生类型来报告错误:

namespace std

  {

  class logic_error;  // : public exception

  class domain_error;  // : public logic_error

  class invalid_argument; // : public logic_error

  class length_error;  // : public logic_error

  class out_of_range;  // : public logic_error

  class runtime_error;  // : public exception

   class range_error;  // : public runtime_error

  class overflow_error;  // : public runtime_error

  class underflow_error;  // : public runtime_error

  }

 

  这些(异常)类只对C++标准库有约束力。在你自己的代码中,你可以抛出(和捕获)任何你所象要的类型。 

1.3  标准中的其它申明

  标准库头文件申明了几个EH类型和函数

namespace std

  {

  //

  // types

  //

  class bad_exception;

  class exception;

  typedef void (*teRminate_handler)();

  typedef void (*unexpected_handler)();

  //

  // functions

  //

  terminate_handler set_terminate(terminate_handler) throw();

  unexpected_handler set_unexpected(unexpected_handler) throw();

  void terminate();

  void unexpected();

  bool uncaught_exception();

  }

 

  提要:

l  exception是所有标准库抛出的异常的基类。

l  uncaught_exception()函数在有异常被抛出却没有被捕获时返回true,其它情况返回false。它类似于SEH的函数AbnormalTermination()。

l  terminate()是EH的应急处理。它在异常处理体系陷入了不可恢复状态时被调用,经常是因为试图重入(在前一个异常正处理过程中又抛了一个异常)。

l  unexpected()在函数抛出一个它没有在“异常规格申明”中申明的异常时被调用。这个预料外的异常可能在退栈过程中被替换为一个bad_excetion对象。

l  运行库提供了缺省terminate_handler()和unexpected_handler() 函数处理对应的情况。你可以通过set_terminate()和set_unexpected()函数替换库的默认版本。

 

1.4  异常生命期

  EH运行于异常生命期的五个阶段:

程序或运行库遇到一个错误状况(阶段1)并且抛出一个异常(阶段2)。

l  程序的运行停止于异常点,开始搜索异常处理函数。搜索沿调用栈向上搜索(很象SEH终止异常时的行为)。

l  搜索结束于找到了一个异常申明与异常对象的静态类型相匹配(阶段3)。于是进入相应的异常处理函数。

l  异常处理函数结束后,跳到此异常处理函数所在的try块下面最近的一条语句开始执行(阶段5)。这个行为意味着C++标准中异常总是终止。

  这些步骤演示于这个简单的例子中:

#include

static void f(int n)

  {

  if (n != 0) // Stage 1

  throw 123; // Stage 2

  }

extern int main()

  {

  try

  {

  f(1);

  printf("resuming, should never appearn");

  }

  catch(int) // Stage 3

  {

  // Stage 4

  printf("caught 'int' exceptionn");

  }

  catch(char *) // Stage 3

  {

  // Stage 4

  printf("caught 'char *' exceptionn");

  }

  catch(...) // Stage 3

  {

  // Stage 4

  printf("caught typeless exceptionn");

  }

  // Stage 5

  printf("terminating, after 'try' blockn");

  return 0;

  }

/*

  When run yields

  caught 'int' exception

  terminating, after 'try' block

*/

 

1.5  基本原理

  C标准库的异常体系处理C++语言时有如下难题:

l  析构函数被忽略。既然C标准库异常体系是为C语言设计的,它们不知道C++的析构函数。尤其,abort()、exit()和longjmp()在退栈或程序终止时不调用局部对象的析构函数。

l  繁琐的。查询全局对象或函数返回值导致了代码混乱-你必须在所有可能发生异常的地方进行明确的异常情况检测,即使是异常情况可能实际上从不发生。因为这种方法是如此繁琐,程序员们可能会故意“忘了”检测异常情况。

l  无弹性的。Longjmp()“抛出”的只能是简单的int型。errno和signal()/raise()只使用了很小的一个值域集合,分辨率很低。Abort()和exit()总是终止程序。Assert()只工作在debug版本中。

l  非固有的。所有的C标准库异常体系都需要运行库的支持,它不是语言内核支持的。

 

  微软特有的异常处理体系也不是没有限制的:

l  SEH异常处理函数不是直接捕获一个异常对象,而是通过查询一个(概念性的)类似errno的全局值来判断什么异常发生了。

l  SEH异常处理函数不能组合,给定try块的唯有的一个处理函数必须在运行期识别和处理所有的异常事件。

l  MFC异常处理函数只能捕获CException及派生类型的指针。

l  通过包含定义了MFC异常处理函数的宏的头文件,程序包含了数百个无关的宏和申明。

l  MFC和SEH都是专属于与Microsoft兼容的开发环境和windows运行平台的。

 

  标准C++异常处理避免了这些短处:

l  析构安全。在抛异常而进行退栈时,局部对象的析构函数被按正确的顺序调用。

l  不引人注目的。异常的捕获是暗地里的和自动的。程序员无需因错误检测而搞乱设计。

l  精确的。因为几乎任何对象都可以被抛出和捕获,程序员可以控制异常的内容和含义。

l  可伸缩的。每个函数可以有多个try块。每个try块可以有单个或一组处理函数。每个处理函数可以捕获单个类型,一组类型或所有类型的异常。

l  可预测的。函数可以指定它们将抛的异常类型,异常处理函数可以指定它们捕获什么类型的异常。如果程序违反了其申明,标准库将按可预测的、用户定义的方式运行。

l  固有的。EH是C++语言的一部分。你可以定义、throw和catch异常而不需要包含任何库。

l  标准的。EH在所有的标准C++的实现中都可用。

  基于更完备的想法,C++标准委员会考虑过两个EH的设计,在D&E的16章。(For a more complete rationale, including alternative EH designs considered by the C++ Standard's committee, check out Chapter 16 of the D&E.)

1.6  小结

  下次,我将更深入挖掘EH的语言核心特性和EH的标准库支持。我也将展示Microsoft Visual C++实现EH的内幕。我将开始标志出EH的那些Visual C++只部分支持或完全不支持的特性,并且寻找绕过这些限制的方法。

在我相信设计EH的基本原理是健全的的同时,我也认为EH无意中包含了一些严重的后果。不用责备C++标准的制订者的短视,我理解设计和实现有效的异常处理是多么的难。当我们遭遇到这些无意中的后果时,我将展示它们对你代码的微妙影响,并且推荐一些技巧来减轻其影响。


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