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C++中的throw關(guān)鍵字詳解

 更新時(shí)間:2023年09月18日 08:42:36   作者:向陽逐夢  
throw關(guān)鍵字是在C語言中用來拋出異常的關(guān)鍵字,它通常與try和catch一起使用,用于在程序中發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)進(jìn)行異常處理,當(dāng)遇到無法處理的錯(cuò)誤情況時(shí),我們可以使用throw關(guān)鍵字主動(dòng)拋出異常,所以本文給大家詳細(xì)的介紹一下C++中的throw關(guān)鍵字,需要的朋友可以參考下

C++ 異常處理的流程,具體為:

拋出(Throw)--> 檢測(Try) --> 捕獲(Catch)

異常必須顯式地拋出,才能被檢測和捕獲到;如果沒有顯式的拋出,即使有異常也檢測不到。在 C++ 中,我們使用 throw 關(guān)鍵字來顯式地拋出異常,它的用法為:

throw exceptionData;

exceptionData 是“異常數(shù)據(jù)”的意思,它可以包含任意的信息,完全有程序員決定。exceptionData 可以是 int、float、bool 等基本類型,也可以是指針、數(shù)組、字符串、結(jié)構(gòu)體、類等聚合類型,請看下面的例子:

    char str[] = "http://c.biancheng.net";
    char *pstr = str;
    class Base{};
    Base obj;
    throw 100;  //int 類型
    throw str;  //數(shù)組類型
    throw pstr;  //指針類型
    throw obj;  //對象類型

一個(gè)動(dòng)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(dòng)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(shí)候會給編碼代碼不便,我們可以通過自定義的 Array 類來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)組(Dynamic array)。所謂動(dòng)態(tài)數(shù)組,是指數(shù)組容量能夠在使用的過程中隨時(shí)增大或減小。

下面這段代碼雖然有點(diǎn)長,但它是一個(gè)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(cuò)誤信息
    private:
        int m_flag;  //不同的flag表示不同的錯(cuò)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(shí)現(xiàn)動(dòng)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(gè)元素
        int *m_p;  //內(nèi)存指針
    private:
        static const int m_stepSize = 50;  //每次擴(kuò)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(gè)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(kuò)容
            m_capacity += m_stepSize;
            m_p = (int*)realloc( m_p, sizeof(int) * m_capacity );  //擴(kuò)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(gè)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(gè)元素
        for(int i=0; i<10; i++){
            nums.push(i);
        }
        printArray(nums);
        //嘗試訪問第20個(gè)元素
        try{
            cout<<nums[20]<<endl;
        }catch(OutOfRange &e){
            e.what();
        }
        //嘗試彈出20個(gè)元素
        try{
            for(int i=0; i<20; i++){
                nums.pop();
            }
        }catch(OutOfRange &e){
            e.what();
        }
        printArray(nums);
        return 0;
    }

運(yùn)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(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)數(shù)組,它的主要思路是:在創(chuàng)建對象時(shí)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(shí)就再擴(kuò)展內(nèi)存(通過 realloc() 重新分配)。Array 數(shù)組只能在尾部一個(gè)一個(gè)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(yùn)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(shí),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(shí),如果當(dāng)前數(shù)組為空,也會拋出錯(cuò)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(gè)名為 func 的函數(shù),它的返回值類型為 double,有一個(gè) 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(shí),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(cuò)!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(shí)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(cuò)!定義中有異常規(guī)范,聲明中沒有
    void func1();
    void func1() throw(int) { }
    //錯(cuò)!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(shí)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(gè)函數(shù) func_inner(),這個(gè)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(shí)不會引發(fā)異常,但是庫更新以后這個(gè)函數(shù)卻引發(fā)了異常。總之,異常規(guī)范的初衷實(shí)現(xiàn)起來有點(diǎn)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(xiàng)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(gè)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(yùn)行到第 7 行時(shí)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(cuò)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。

以上就是C++中的throw關(guān)鍵字詳解的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于C++ throw關(guān)鍵字的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!

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