異常是指存在于程序運(yùn)行時(shí)的異常行為，這些行為超出了函數(shù)正常功能的范圍，當(dāng)程序的某部分檢測(cè)到一個(gè)無(wú)法處理的問(wèn)題時(shí)，就需要用到異常處理。

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1. C語(yǔ)言中傳統(tǒng)的處理錯(cuò)誤方式

終止程序：如assert，當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，直接終止程序，這樣的作法不友好。

返回錯(cuò)誤碼：如果函數(shù)體里發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，將錯(cuò)誤碼返回給coder，需要去查找對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤，系統(tǒng)的庫(kù)函數(shù)接口就是通過(guò)把錯(cuò)誤碼放到errno中，表示錯(cuò)誤。

Windows下，使用perror打印全部錯(cuò)誤：

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  for (int i = 0; i < 43; ++i)  {    cout << i << " :  ";    perror(strerror(i));    cout << endl;??}

大部分情況下，C語(yǔ)言出現(xiàn)錯(cuò)誤，都是使用的是返回錯(cuò)誤碼的方式處理，部分情況下使用終止程序來(lái)處理十分嚴(yán)重的錯(cuò)誤。

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2. C++中處理異常的方式

如果程序中含有可能引發(fā)異常的代碼，那么通常也需要有專門的代碼處理問(wèn)題，如：程序的問(wèn)題是輸入無(wú)效，則異常處理部分可能會(huì)要求用戶重新輸入正確的數(shù)據(jù)。

異常處理機(jī)制為程序中異常檢測(cè)和異常處理這兩部分的協(xié)作提供支持，C++中，異常處理包括：

1. throw：異常檢測(cè)部分使用throw來(lái)表示它遇到了無(wú)法處理的問(wèn)題，此時(shí)就會(huì)拋異常；

2. catch：用于捕獲異常，可以有多個(gè)catch同時(shí)進(jìn)行捕獲；

3. try：try塊中的代碼拋出的異常通常會(huì)被一個(gè)或多個(gè)catch處理，因?yàn)?span style="margin:0px;padding:0px;max-width:100%;">catch處理異常，所以他們也被稱為異常處理代碼。

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2.1 throw

程序的異常檢測(cè)部分使用throw拋出一個(gè)異常，throw后緊跟一個(gè)表達(dá)式，該表達(dá)式的類型就是拋出的異常類型。

一般來(lái)說(shuō)，直接將異常拋出，交給后面的程序處理異常，不應(yīng)該將異常信息給直接輸出。

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int main(){  FILE* fp = fopen("a.txt", "a");
  //拋出異常的類型為string類型  if (fp == nullptr)    throw string("請(qǐng)檢查文件是否存在");
  return 0;}

2.2 try

try關(guān)鍵字后，緊跟著一個(gè)塊，這個(gè)塊中是花括號(hào)擴(kuò)起來(lái)的語(yǔ)句序列，跟在try塊之后的是一個(gè)或多個(gè)catch子句；

catch子句包括三部分：關(guān)鍵字catch、括號(hào)內(nèi)的對(duì)象聲明（異常聲明，異常類型，拋出異常的類型要和catch處理的異常類型相同），一個(gè)處理異常的代碼塊；

當(dāng)選中某個(gè)catch子句處理異常后，執(zhí)行與之對(duì)應(yīng)的塊，catch一旦完成，程序跳轉(zhuǎn)到try語(yǔ)句最后一個(gè)catch之后的語(yǔ)句繼續(xù)執(zhí)行。

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int main(){  try  {    FILE* fp = fopen("a.txt", "r");// 以只讀方式打開(kāi)一個(gè)文件
    if (fp == nullptr)      throw string("請(qǐng)檢查文件是否存在");  }  catch (const char* msg)// char*類型異常  {    cout << msg << endl;  }  catch (const string& msg)//string類型異常  {    cout << msg << endl;  }  catch (...)//...  代表可以捕獲任意類型的異常  {    cout << "出現(xiàn)了無(wú)法解決的異常" << endl;  }  return 0;}

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3. 異常拋出和捕獲的規(guī)則

1. 異常是通過(guò)拋出對(duì)象而引起的，該對(duì)象的類型決定了應(yīng)該匹配哪個(gè)catch的處理代碼；

2. 異常處理部分catch，是調(diào)用鏈中與該類型匹配且拋出異常位置最近的那一個(gè)；

3. 拋出異常對(duì)象后，會(huì)生成一個(gè)異常對(duì)象的拷貝，因?yàn)閽伋龅膶?duì)象可能是一個(gè)臨時(shí)對(duì)象，所以會(huì)生成一個(gè)拷貝對(duì)象，該拷貝的臨時(shí)對(duì)象會(huì)在catch結(jié)束后銷毀；

4. catch(...)可捕獲任意類型異常，代表了不知道出現(xiàn)異常的錯(cuò)誤是什么，也就無(wú)法進(jìn)行解決；

5. 在異常的拋出和捕獲中，并不是類型的完全匹配，可以拋出派生類對(duì)象，使用基類捕獲（很重要）。

在函數(shù)調(diào)用鏈中異常棧展開(kāi)的匹配規(guī)則：

1. 先檢查throw是否在try塊內(nèi)部，如果是則再查找匹配的catch語(yǔ)句，如果有匹配則調(diào)用catch的異常處理代碼；

2. 若沒(méi)有匹配的catch異常處理代碼，則退出當(dāng)前函數(shù)棧，繼續(xù)在調(diào)用函數(shù)棧中查找匹配catch；

3. 如果達(dá)到main函數(shù)棧中，仍沒(méi)有匹配，則終止程序，沿著調(diào)用棧查找匹配的catch子句的過(guò)程稱為棧展開(kāi)；所以一般情況下，都要在最后加一個(gè)catch(...)捕獲任意類型的異常，否則當(dāng)有異常沒(méi)有被捕獲時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致程序終止；

4. 找到匹配的catch子句后，會(huì)沿著catch之后的代碼繼續(xù)執(zhí)行。

注意：

1. throw可以拋出任意類型的異常，拋出的異常必須進(jìn)行捕獲，否則程序就會(huì)終止；

2. throw拋出異常后，若是在多個(gè)函數(shù)棧中調(diào)用時(shí)，會(huì)直接跳轉(zhuǎn)到有匹配的catch子句中，若沒(méi)有匹配的子句時(shí)，程序終止；

3. catch(...)可捕獲任意類型異常。

?異常重新拋出

有可能單個(gè)的異常不能完全處理一個(gè)異常，則在進(jìn)行一些處理后，希望再給外層的調(diào)用鏈函數(shù)來(lái)處理，catch則可以通過(guò)重新拋出異常將異常傳遞給更上層的函數(shù)處理；

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double Div(int a, int b){  if (b == 0)    throw string("發(fā)生了除0錯(cuò)誤");  return a / b;}
void func(){  int *p = new int(10);
  int b = 0;  cout << Div(*p, b);
  delete p;}
int main(){  try  {    func();  }  catch (const string& s)  {    cout << s << endl;  }  return 0;}

上述代碼中，會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存泄漏，throw拋出的異常，直接跳轉(zhuǎn)到main函數(shù)棧中，則會(huì)導(dǎo)致func中，申請(qǐng)的空間沒(méi)有釋放，造成內(nèi)存泄漏，則需要對(duì)該異常進(jìn)行重新捕獲，并且釋放該空間，避免內(nèi)存泄漏。

這樣修改就不會(huì)存在內(nèi)存泄漏：

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void func(){  int *p = new int(10);  try  {    int b = 0;    cout << Div(*p, b);  }  catch (...)  {    delete p;    throw;  }
  delete p;}

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4. 異常安全

異常安全：異常導(dǎo)致的安全問(wèn)題。

異常中斷了程序的正常流程，異常發(fā)生時(shí)，調(diào)用者請(qǐng)求的一部分計(jì)算可能已經(jīng)完成了，另一部可能還沒(méi)完成。通常情況下，略過(guò)部分程序意味著某些對(duì)象處理到一般就戛然而止了，從而導(dǎo)致對(duì)象處于無(wú)效或未完成的狀態(tài)，或者資源沒(méi)有被正常釋放。

那些在異常發(fā)生期間正確執(zhí)行了“清理”工作的程序被稱為異常安全的代碼。

注意：

1. 構(gòu)造函數(shù)完成對(duì)象的構(gòu)造和初始化，最好不要在構(gòu)造函數(shù)中拋異常，否則可能導(dǎo)致對(duì)象不完整或者沒(méi)有完全初始化；

2. 析構(gòu)函數(shù)主要完成資源的清理，最好不要在析構(gòu)函數(shù)中拋出異常，否則可能導(dǎo)致資源泄漏；

3. C++中經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致資源泄漏的問(wèn)題，如new 和 delete中拋出異常，導(dǎo)致內(nèi)存泄漏，lock和unlock之間拋出遺產(chǎn)，導(dǎo)致死鎖，C++經(jīng)常使用RAII來(lái)解決上述問(wèn)題；

異常規(guī)范

1. 異常規(guī)則說(shuō)明說(shuō)明的目的是為了讓函數(shù)使用者知道該函數(shù)可能拋出什么異常，在函數(shù)后面接throw，列出這個(gè)函數(shù)可能拋出的所有異常類型；

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void func() throw(string, char, char*);//可拋出三種類型的異常void*?operator?new(size_t)?throw(bad_alloc);//只會(huì)拋bad_alloc異常

2. 函數(shù)后面接throw()，表示不會(huì)拋出異常；

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void func() throw();//不拋異常void*?operator?new(size_t)?throw();//不拋異常

3. 如果沒(méi)有異常接口聲明，則可以拋任意類型的異常。

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5. 自定義異常體系

自定義異常的體系，一般情況下，拋出派生類的異常，由基類捕獲，這樣在不同的派生類中，可以拋出許多不同的異常，而且具有相同的調(diào)用方式（由基類調(diào)用），避免調(diào)用混亂，方便管理。

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class Exception{public:  Exception(const char* msg)    :_errmsg(msg)  {}
  virtual string what() = 0;//純虛函數(shù)，接口類  string _errmsg;};
class NetException : public Exception{public:  NetException(const char* msg)    :Exception(msg)  {}  virtual string what(){    return "網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤" + _errmsg;  }};
class SqlException : public Exception{public:  SqlException(const char* msg)    :Exception(msg)  {}  virtual string what(){    return "數(shù)據(jù)庫(kù)錯(cuò)誤" + _errmsg;  }};

那么在捕獲的時(shí)候，只需要捕獲基類的異常即可：

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void Func(){  if (rand() % 33 == 0)    throw SqlException("數(shù)據(jù)庫(kù)啟動(dòng)出錯(cuò)");  else if(rand() % 17 == 0)    throw NetException("網(wǎng)絡(luò)連接出錯(cuò)");}

int main(){  for (int i = 0; i < 188; ++i)  {    try    {      Func();    }    catch (Exception& e)//捕獲基類 即可    {      cout << e.what() << endl;    }  }  return 0;}

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6. 異常優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

1.清晰的包含錯(cuò)誤信息；

2.如果有越界問(wèn)題時(shí)，可以很方便的處理；

3.多層調(diào)用時(shí)，里層發(fā)生錯(cuò)誤，不會(huì)層層調(diào)用，最外層可直接捕獲；

4.一些第三方庫(kù)也是使用異常，使用異常時(shí)可以很方便使用這些庫(kù)：如boost

缺點(diǎn)：

1.異常會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行流跳轉(zhuǎn)，分析程序時(shí)會(huì)有一些問(wèn)題；

2.C++中沒(méi)有GC，異常可能會(huì)導(dǎo)致資源泄漏的風(fēng)險(xiǎn)；

3.C++庫(kù)中定義的異常體系，可用性不高，一般自己定義；

4.C++可以拋任意類型的異常，則需要對(duì)異常最很好的規(guī)范管理，否則就會(huì)非常混亂，所以一般定義出繼承體系下的異常規(guī)范。