C++中構造函數和析構函數拋出異常問題

一. 拋出異常

1.1 拋出異常(也稱爲拋棄異常)即檢測是否產生異常,在C++中,其採用throw語句來實現,如果檢測到產生異常,則拋出異常。

該語句的格式爲: throw 表達式;

如果在try語句塊的程序段中(包括在其中調用的函數)發現了異常,且拋棄了該異常,則這個異常就可以被try語句塊後的某個catch語句所捕獲並處理,捕獲和處理的條件是被拋棄的異常的類型與catch語句的異常類型相匹配。由於C++使用數據類型來區分不同的異常,因此在判斷異常時,throw語句中的表達式的值就沒有實際意義,而表達式的類型就特別重要。

1.2 拋出異常實際是作爲另一種返回值來使用的。 拋出異常的好處一是可以不干擾正常的返回值,另一個是調用者必須處理異常,而不像以前c語言返回一個整數型的錯誤碼,調用者往往將它忽略了。

1.3 舉例說明

假如說A方法掉調用–>B方法調用–>C方法。 然後在B和C方法裏定義了throws Exception。A方法裏定義了Try Catch。

那麼調用A方法時,在執行到C方法裏出現了異常,那麼這個異常就會從C拋到B,再從B拋到A。在A裏的try catch就會捕獲這個異常,然後你就可以在catch寫自己的處理代碼。

那麼爲什麼當時出現了異常不去處理呢? 因爲你業務邏輯調用的是A方法,你執行了A方法,當然要在A裏得到異常,然後來處理。如果在C裏面就處理異常,這就破壞程序結構了。 另外,A調用了C方法,假如還接着也調用了D,E,F方法,假如他們都有可能拋出異常,你說是在A裏面獲得處理一次好,還是在C,D,E,F得到了異常,每個都當時處理一下的好? 當時就處理異常理論上也是可以的,而且大多數時候,到底在哪處理異常,是要根據需求和項目的具體情況的。

二. 構造函數可以拋出異常。

  1. 構造函數中拋出異常,會導致析構函數不能被調用,但對象本身已申請到的內存資源會被系統釋放(已申請到資源的內部成員變量會被系統依次逆序調用其析構函數)。

  2. 因爲析構函數不能被調用,所以可能會造成內存泄露或系統資源未被釋放。

  3. 構造函數中可以拋出異常,但必須保證在構造函數拋出異常之前,把系統資源釋放掉,防止內存泄露。

三. C++標準指明析構函數不能、也不應該拋出異常。

C++異常處理模型是爲C++語言量身設計的,更進一步的說,它實際上也是爲C++語言中面向對象而服務的。C++異常處理模型最大的特點和優勢就是對C++中的面向對象提供了最強大的無縫支持。那麼如果對象在運行期間出現了異常,C++異常處理模型有責任清除那些由於出現異常所導致的已經失效了的對象(也即對象超出了它原來的作用域),並釋放對象原來所分配的資源, 這就是調用這些對象的析構函數來完成釋放資源的任務,所以從這個意義上說,析構函數已經變成了異常處理的一部分。

上面的論述C++異常處理模型它其實是有一個前提假設——析構函數中是不應該再有異常拋出的。試想,如果對象出了異常,現在異常處理模塊爲了維護系統對象數據的一致性,避免資源泄漏,有責任釋放這個對象的資源,調用對象的析構函數,可現在假如析構過程又再出現異常,那麼請問由誰來保證這個對象的資源釋放呢?而且這新出現的異常又由誰來處理呢?不要忘記前面的一個異常目前都還沒有處理結束,因此這就陷入了一個矛盾之中,或者說無限的遞歸嵌套之中。所以C++標準就做出了這種假設,當然這種假設也是完全合理的,在對象的構造過程中,或許由於系統資源有限而致使對象需要的資源無法得到滿足,從而導致異常的出現,但析構函數完全是可以做得到避免異常的發生,畢竟你是在釋放資源呀!

假如無法保證在析構函數中不發生異常,怎麼辦? 雖然C++標準中假定了析構函數中不應該,也不永許拋出異常的。但實際的軟件系統開發中是很難保證到這一點的。所有的析構函數的執行過程完全不發生一點異常,這根本就是天方夜譚,或者說自己欺騙自己算了。而且有時候析構一個對象(釋放資源)比構造一個對象還更容易發生異常,例如一個表示引用記數的句柄不小心出錯, 結果導致資源重複釋放而發生異常,當然這種錯誤大多時候是由於程序員所設計的算法在邏輯上有些小問題所導致的,但不要忘記現在的系統非常複雜,不可能保證 所有的程序員寫出的程序完全沒有bug。因此杜絕在析構函數中決不發生任何異常的這種保證確實是有點理想化了。

3.1 more effective c++提出兩點理由(析構函數不能拋出異常的理由):

1)如果析構函數拋出異常,則異常點之後的程序不會執行,如果析構函數在異常點之後執行了某些必要的動作比如釋放某些資源,則這些動作不會執行,會造成諸如資源泄漏的問題。

2)通常異常發生時,c++的機制會調用已經構造對象的析構函數來釋放資源,此時若析構函數本身也拋出異常,則前一個異常尚未處理,又有新的異常,會造成程序崩潰的問題。

3.2 那麼當無法保證在析構函數中不發生異常時, 該怎麼辦?

其實還是有很好辦法來解決的。那就是把異常完全封裝在析構函數內部,決不讓異常拋出函數之外。這是一種非常簡單,也非常有效的方法。

~ClassName()

{

  try{

      do_something();

  }

  catch(){  //這裏可以什麼都不做,只是保證catch塊的程序拋出的異常不會被扔出析構函數之外。

   }

}

3.3 析構函數中拋出異常時概括性總結

1)C++中析構函數的執行不應該拋出異常;

2)假如析構函數中拋出了異常,那麼你的系統將變得非常危險,也許很長時間什麼錯誤也不會發生;但也許你的系統有時就會莫名奇妙地崩潰而退出了,而且什麼跡象也沒有,崩得你滿地找牙也很難發現問題究竟出現在什麼地方;

3)當在某一個析構函數中會有一些可能(哪怕是一點點可能)發生異常時,那麼就必須要把這種可能發生的異常完全封裝在析構函數內部,決不能讓它拋出函數之外(這招簡直是絕殺!呵呵!);

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