1.3 C++異常處理

程序中的錯誤通常包括：語法錯誤、邏輯錯誤和運行時異常（Exception）。其中，語法錯誤通常是指函數、類型、語句、表達式、運算符或標識符的使用不符合C++中的語法，這種錯誤在程序編譯或連接時就會由編譯器指出；邏輯錯誤是指程序能順利運行，但是沒有實現或達到預期的功能或結果，這類錯誤常需要通過調試或測試才能發現；運行時異常是指在程序運行過程中，由于意外事件的發生而導致程序異常終止，如內存空間不足、打開的文件不存在、零除數、下標越界等。

異常或錯誤的處理方法有很多，如判斷函數返回值、使用全局的標志變量、直接使用C++中的exit()或abort()函數來中斷程序的執行。

1.3.1 使用C++異常處理

程序運行時異常的產生雖然無法避免，但可以預料。為了保證程序的健壯性，必須在程序中對運行時異常進行預見性處理，這種處理稱為異常處理。

C++提供了專門用于異常處理的一種結構化形式的描述機制try/throw/catch。該異常處理機制能夠把程序的正常處理和異常處理邏輯分開表示，使得程序的異常處理結構清晰，通過異常集中處理的方式，解決異常處理的問題。

1.try語句塊

try語句塊的作用是啟動異常處理機制，偵測try語句塊中的程序語句執行時可能產生的異常。如有異常產生，則拋出異常。try的格式如下：

2.catch語句塊

catch語句塊用來捕捉try語句塊產生的異常或用throw拋出的異常，然后進行處理，其格式如下：

其中，catch中的形參類型可以是C++基本類型（如int、long、char等）、構造類型，還可以是一個已定義的類的類型，包括類的指針或者引用類型等。如果在catch中指定了形參名，則可像一個函數的參數傳遞那樣將異常值傳入，并可在catch語句塊中使用該形參名。例如：

        try
        {
            throw "除數不能為0！";
        }
        catch(const char ＊ s)                   // 指定異常形參名
        {
            cout<<s<<endl;                      // 使用異常形參名
        }

        try
        {
            …
        } catch(…)
        {   …
        } catch(…)
        {   …
        }

3.throw

throw用來強行拋出異常，其格式如下：

其中，異常類型表達式可以是類對象、常量或變量表達式等。

4.三者關系和注意點

throw和catch的關系就好比函數調用關系，catch指定形參，而throw給出實參。編譯器將按照catch出現的順序及catch指定的參數類型確定throw拋出的異常應該由哪個catch來處理。

throw不一定出現在try語句塊中，實際上，它可以出現在任何需要的地方，即使在catch中的語句塊中，仍然可以繼續使用throw，只要最終有catch可以捕獲它即可。例如：

        class Overflow
        {   // ...
        public:
            Overflow(char,double,double);
        };
        void f(double x)
        {   // ...
            throw Overflow('+',x,3.45e107);// 在函數體中使用throw，用來拋出一個對象
        }
        try
        {   // ...
            f(1.2);
            // ...
        } catch(Overflow& oo)
        {
            // 處理Overflow類型的異常
        }

當throw出現在catch語句塊中時，通過throw既可以重新拋出一個新類型的異常，也可以重新拋出當前這個異常，在這種情況下，throw不應帶任何實參。例如：

        try
        {   ...
        } catch(int)
        {
            throw "hello exception";        // 拋出一個新的異常，異常類型為const char＊
        } catch(float)
        {
            throw;                           // 重新拋出當前的float類型異常
        }

1.3.2 嵌套異常和棧展開

在C++中，異常處理嵌套一般指下列結構：

當然，在程序代碼中，若一個函數中的異常處理語句塊中還有另一個函數的調用，而另一個函數本身也會產生異常，這樣，通過函數嵌套調用也會形成異常處理嵌套。

在嵌套異常情況下，最底層函數所拋出的異常首先在內層中依次查找相匹配的catch語句塊，只要遇到第一個匹配的catch子句，查找就會結束，然后進入該catch子句，進行處理。若沒有匹配，則內層函數產生的異常逐層向外傳遞，最后回到主程序中。這種因發生異常而逐步退出復合語句或函數定義的過程，稱為棧展開（stack unwinding）過程。

需要說明的是：

(1) 隨著棧展開，在退出的復合語句和函數定義中聲明的局部變量的生命期也結束了。在棧中分配的局部變量所占用的資源也被釋放，由系統回收。但是，如果函數動態分配過內存或其他資源（包括用new運算符取得的資源和打開的文件）出現異常，這些資源的釋放語句可能被忽略，從而造成這些資源將永遠不會自動釋放。

(2) 在棧展開期間，當一個復合語句（或語句塊）或函數退出時，若遇到的局部變量是類對象時，則棧展開過程將自動調用該對象的析構函數，完成資源的釋放。