C++ throw關(guān)鍵字實現(xiàn)拋出異常和異常規(guī)范

更新時間：2021年08月09日 09:30:51 投稿：zx

本文主要介紹了C++ throw關(guān)鍵字實現(xiàn)，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

一個動態(tài)數(shù)組的例子

C/C++ 規(guī)定，數(shù)組一旦定義后，它的長度就不能改變了；換句話說，數(shù)組容量不能動態(tài)地增大或者減小。這樣的數(shù)組稱為靜態(tài)數(shù)組（Static array）。靜態(tài)數(shù)組有時候會給編碼代碼不便，我們可以通過自定義的 Array 類來實現(xiàn)動態(tài)數(shù)組（Dynamic array）。所謂動態(tài)數(shù)組，是指數(shù)組容量能夠在使用的過程中隨時增大或減小。

下面這段代碼雖然有點長，但它是一個典型的使用異常的場景，請大家耐心閱讀。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
//自定義的異常類型
class OutOfRange{
public:
    OutOfRange(): m_flag(1){ };
    OutOfRange(int len, int index): m_len(len), m_index(index), m_flag(2){ }
public:
    void what() const;  //獲取具體的錯誤信息
private:
    int m_flag;  //不同的flag表示不同的錯誤
    int m_len;  //當(dāng)前數(shù)組的長度
    int m_index;  //當(dāng)前使用的數(shù)組下標(biāo)
};
void OutOfRange::what() const {
    if(m_flag == 1){
        cout<<"Error: empty array, no elements to pop."<<endl;
    }else if(m_flag == 2){
        cout<<"Error: out of range( array length "<<m_len<<", access index "<<m_index<<" )"<<endl;
    }else{
        cout<<"Unknown exception."<<endl;
    }
}
//實現(xiàn)動態(tài)數(shù)組
class Array{
public:
    Array();
    ~Array(){ free(m_p); };
public:
    int operator[](int i) const;  //獲取數(shù)組元素
    int push(int ele);  //在末尾插入數(shù)組元素
    int pop();  //在末尾刪除數(shù)組元素
    int length() const{ return m_len; };  //獲取數(shù)組長度
private:
    int m_len;  //數(shù)組長度
    int m_capacity;  //當(dāng)前的內(nèi)存能容納多少個元素
    int *m_p;  //內(nèi)存指針
private:
    static const int m_stepSize = 50;  //每次擴容的步長
};
Array::Array(){
    m_p = (int*)malloc( sizeof(int) * m_stepSize );
    m_capacity = m_stepSize;
    m_len = 0;
}
int Array::operator[](int index) const {
    if( index<0 || index>=m_len ){  //判斷是否越界
        throw OutOfRange(m_len, index);  //拋出異常（創(chuàng)建一個匿名對象）
    }
    return *(m_p + index);
}
int Array::push(int ele){
    if(m_len >= m_capacity){  //如果容量不足就擴容
        m_capacity += m_stepSize;
        m_p = (int*)realloc( m_p, sizeof(int) * m_capacity );  //擴容
    }
    *(m_p + m_len) = ele;
    m_len++;
    return m_len-1;
}
int Array::pop(){
    if(m_len == 0){
         throw OutOfRange();  //拋出異常（創(chuàng)建一個匿名對象）
    }
    m_len--;
    return *(m_p + m_len);
}
//打印數(shù)組元素
void printArray(Array &arr){
    int len = arr.length();
    //判斷數(shù)組是否為空
    if(len == 0){
        cout<<"Empty array! No elements to print."<<endl;
        return;
    }
    for(int i=0; i<len; i++){
        if(i == len-1){
            cout<<arr[i]<<endl;
        }else{
            cout<<arr[i]<<", ";
        }
    }
}
int main(){
    Array nums;
    //向數(shù)組中添加十個元素
    for(int i=0; i<10; i++){
        nums.push(i);
    }
    printArray(nums);
    //嘗試訪問第20個元素
    try{
        cout<<nums[20]<<endl;
    }catch(OutOfRange &e){
        e.what();
    }
    //嘗試彈出20個元素
    try{
        for(int i=0; i<20; i++){
            nums.pop();
        }
    }catch(OutOfRange &e){
        e.what();
    }
    printArray(nums);
    return 0;
}

運行結(jié)果：
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
Error: out of range( array length 10, access index 20 )
Error: empty array, no elements to pop.
Empty array! No elements to print.

Array 類實現(xiàn)了動態(tài)數(shù)組，它的主要思路是：在創(chuàng)建對象時預(yù)先分配出一定長度的內(nèi)存（通過 malloc() 分配），內(nèi)存不夠用時就再擴展內(nèi)存（通過 realloc() 重新分配）。Array 數(shù)組只能在尾部一個一個地插入（通過 push() 插入）或刪除（通過 pop() 刪除）元素。

我們通過重載過的[ ]運算符來訪問數(shù)組元素，如果下標(biāo)過小或過大，就會拋出異常（第53行代碼）；在拋出異常的同時，我們還記錄了當(dāng)前數(shù)組的長度和要訪問的下標(biāo)。

在使用 pop() 刪除數(shù)組元素時，如果當(dāng)前數(shù)組為空，也會拋出錯誤。

throw 用作異常規(guī)范

throw 關(guān)鍵字除了可以用在函數(shù)體中拋出異常，還可以用在函數(shù)頭和函數(shù)體之間，指明當(dāng)前函數(shù)能夠拋出的異常類型，這稱為異常規(guī)范（Exception specification），有些教程也稱為異常指示符或異常列表。請看下面的例子：
double func (char param) throw (int);

這條語句聲明了一個名為 func 的函數(shù)，它的返回值類型為 double，有一個 char 類型的參數(shù)，并且只能拋出 int 類型的異常。如果拋出其他類型的異常，try 將無法捕獲，只能終止程序。

如果函數(shù)會拋出多種類型的異常，那么可以用逗號隔開：

double func (char param) throw (int, char, exception);

如果函數(shù)不會拋出任何異常，那么( )中什么也不寫：

double func (char param) throw ();

如此，func() 函數(shù)就不能拋出任何類型的異常了，即使拋出了，try 也檢測不到。

1) 虛函數(shù)中的異常規(guī)范

C++ 規(guī)定，派生類虛函數(shù)的異常規(guī)范必須與基類虛函數(shù)的異常規(guī)范一樣嚴(yán)格，或者更嚴(yán)格。只有這樣，當(dāng)通過基類指針（或者引用）調(diào)用派生類虛函數(shù)時，才能保證不違背基類成員函數(shù)的異常規(guī)范。請看下面的例子：

class Base{
public:
    virtual int fun1(int) throw();
    virtual int fun2(int) throw(int);
    virtual string fun3() throw(int, string);
};
class Derived:public Base{
public:
    int fun1(int) throw(int);   //錯！異常規(guī)范不如 throw() 嚴(yán)格
    int fun2(int) throw(int);   //對！有相同的異常規(guī)范
    string fun3() throw(string);  //對！異常規(guī)范比 throw(int,string) 更嚴(yán)格
}

2) 異常規(guī)范與函數(shù)定義和函數(shù)聲明

C++ 規(guī)定，異常規(guī)范在函數(shù)聲明和函數(shù)定義中必須同時指明，并且要嚴(yán)格保持一致，不能更加嚴(yán)格或者更加寬松。

請看下面的幾組函數(shù)：

//錯！定義中有異常規(guī)范，聲明中沒有
void func1();
void func1() throw(int) { }
//錯！定義和聲明中的異常規(guī)范不一致
void func2() throw(int);
void func2() throw(int, bool) { }
//對！定義和聲明中的異常規(guī)范嚴(yán)格一致
void func3() throw(float, char*);
void func3() throw(float, char*) { }

請拋棄異常規(guī)范，不要再使用它

異常規(guī)范的初衷是好的，它希望讓程序員看到函數(shù)的定義或聲明后，立馬就知道該函數(shù)會拋出什么類型的異常，這樣程序員就可以使用 try-catch 來捕獲了。如果沒有異常規(guī)范，程序員必須閱讀函數(shù)源碼才能知道函數(shù)會拋出什么異常。

不過這有時候也不容易做到。例如，func_outer() 函數(shù)可能不會引發(fā)異常，但它調(diào)用了另外一個函數(shù) func_inner()，這個函數(shù)可能會引發(fā)異常。再如，您編寫的函數(shù)調(diào)用了老式的庫函數(shù)，此時不會引發(fā)異常，但是庫更新以后這個函數(shù)卻引發(fā)了異常?？傊惓Ｒ?guī)范的初衷實現(xiàn)起來有點困難，所以大家達(dá)成的一致意見是，最好不要使用異常規(guī)范。

異常規(guī)范是 C++98 新增的一項功能，但是后來的 C++11 已經(jīng)將它拋棄了，不再建議使用。

另外，各個編譯器對異常規(guī)范的支持也不一樣，請看下面的代碼：

#include <iostream>
#include <string>
#include <exception>
using namespace std;
void func()throw(char*, exception){
    throw 100;
    cout<<"[1]This statement will not be executed."<<endl;
}
int main(){
    try{
        func();
    }catch(int){
        cout<<"Exception type: int"<<endl;
    }
    return 0;
}

在 GCC 下，這段代碼運行到第 7 行時程序會崩潰。雖然 func() 函數(shù)中發(fā)生了異常，但是由于 throw 限制了函數(shù)只能拋出 char*、exception 類型的異常，所以 try-catch 將捕獲不到異常，只能交給系統(tǒng)處理，終止程序。

在 Visual C++ 下，輸出結(jié)果為Exception type: int，這說明異常被成功捕獲了。在 Visual C++ 中使用異常規(guī)范雖然沒有語法錯誤，但是也沒有任何效果，Visual C++ 會直接忽略異常規(guī)范的限制，函數(shù)可以拋出任何類型的異常。

到此這篇關(guān)于C++ throw關(guān)鍵字實現(xiàn)拋出異常和異常規(guī)范的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ throw關(guān)鍵字內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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