异常处理

一、关键点

异常：存在于运行时的反常行为，这些行为超出了函数正常功能的范围。

典型的异常：失去数据库连接、遇到意外输入等。

异常处理机制：为程序中异常检测和异常处理这两部分的协作提供支持。

二、异常检测

形式：throw 表达式;

解释：上面的语句将引发（或抛出）一个异常，其中表达式的类型就是抛出的异常类型。

示例：throw runtime_error("自定义提示语");　　　　//类型runtime_error就是一种异常类型

类型runtime_error：是标准库异常类型中的一种，定义在stdexcept头文件中。我们必须初始化runtime_error的对象，方式是给它提供一个string对象或一个字符串字面值，这个字符串主要写一些关于异常的辅助信息。

————————————————2017-11-7更新补充————————————————

补充1：表达式不仅仅只有一个异常类型（也就是抛出对象的类型），还包括抛出对象的内容，如throw runtime_error("除数不能为0")，其中标红的地方就是抛出对象的内容。

补充2：throw语句执行完，就转到对应的catch语句，而非继续执行throw语句之后的语句。

补充3：异常对象，编译器使用异常抛出表达式来对异常对象进行拷贝初始化（这是另一种抛出异常的形式：range_error r("errpr");　throw r;）

补充4：当异常处理完毕后，异常对象被销毁（因此，如果异常抛出表达式是类类型的话，则相应的类必须含有一个可访问的析构函数）

——————————————————补充完毕———————————————————

三、异常处理

1. try语句块

语法形式：

	try {
		program-statements
	}	catch (exception-declaration) {
		handler-statements
	}	catch (exception-declaration) {
		handler-statements
	}	// ...

解释：try语句块中的program-statements组成程序的正常逻辑，像其他任何块一样，program-statements可以有包含声明在内的任意C++语句。只是在try语句块内声明的变量在块外无法访问，即使是catch子句也无法访问。

2. catch子句

包括三部分：关键字catch、括号内一个（可能未命名的）对象的声明（称作异常声明）、一个语句块

多个catch子句：当选中了某个catch子句处理异常之后，执行与之对应的块。

catch子句完成：程序跳转到最后一个catch子句之后的那条语句继续执行。

————————————————2017-11-7更新补充————————————————

补充1：若找到一个匹配的catch子句，则程序进入该子句并执行其中的代码

补充2：当执行完这个catch子句后，找到与try块关联的最后一个catch子句之后的点，并从这里继续执行

补充3：异常声明的类型决定了处理代码所能捕获的异常类型

补充4：进入一个catch语句后，通过异常对象初始化异常声明中的参数

补充5：异常的类型和catch声明的类型的匹配规则：①允许从非常量向常量的类型转换，即一个非常量对象的throw语句可以匹配一个接受常量引用的catch语句；②允许从派生类向基类的类型转换；③数组被转换成指向数组（元素）类型的指针，函数被转换成指向该函数类型的指针

补充6：捕获所有异常的catch语句，形如catch(...)，可以与任意类型的异常匹配

——————————————————补充完毕———————————————————

四、寻找处理代码的辛酸过程

1. try语句块可能调用了包含另一个try语句块的函数：使得程序在遇到抛出异常的代码前，其执行路径可能已经经过了多个try语句块。

2. 寻找处理代码的过程：当异常被抛出时，程序首先搜索抛出该异常的函数，如果在当前函数没找到匹配的catch子句，就终止该函数，并在调用该函数的函数中继续寻找。

3. 标准库函数terminate：负责终止程序的执行过程，即程序最终都没找到匹配的catch子句，就执行该函数让程序非正常退出。

4. 没有定义try语句块：此时发生异常，系统会调用terminate函数并终止当前程序的执行。

————————————————2017-11-7更新补充————————————————

补充1：当抛出一个异常后，程序（暂停当前函数的执行过程）立即开始寻找与异常匹配的catch子句

补充2：栈展开过程，沿着嵌套函数的调用链不断查找，直到找到了与异常匹配的catch子句为止（或者也可能一直没找到匹配的catch，则退出主函数后查找过程终止）

　　当throw出现在一个try语句块内时，检查与该try块关联的catch子句：

　　1)找到了匹配的catch，就使用该catch处理异常

　    2)未找到匹配的catch，

　　　　①该try语句嵌套在其他try块中，则继续检查与外层try匹配的catch子句

　　　　　　1° 还是找不到匹配的catch，则退出当前的函数，在调用当前函数的外层函数中继续寻找

补充3：若找到匹配的catch并执行完该catch，程序跳转到与try块关联的最后一个catch子句之后的那条语句继续执行，这表明了可能会跳过许多函数、语句块

——————————————————补充完毕———————————————————

五、异常类

1. 作用：报告标准库函数遇到的问题，异常类也可以用在用户编写的程序中。

2. 定义异常类的4个头文件：

头文件名称	说明
exception	定义了最通用的异常类exception，它只报告异常的发生，不提供任何额外信息
stdexcept	定义了几种常用的异常类：exception、runtime_error、range_error等
new	定义了bad_alloc异常类型
type_info	定义了bad_cast异常类型

3. 头文件stdexcept中定义的异常类

异常类	错误类型
exception	最常见的问题
runtime_error	只有在运行时才能检测出的问题
range_error	运行时错误：生成的结果超出了有意义的值域范围
overflow_error	运行时错误：计算上溢
underflow_error	运行时错误：计算下溢
logic_error	程序逻辑错误
domain_error	逻辑错误：参数对应的结果值不存在
invalid_error	逻辑错误：无效参数
length_error	逻辑错误：试图创建一个超出该类型最大长度的对象
out_of_range	逻辑错误：使用一个超出有效范围的值

4. 异常类定义的几种运算：创建或拷贝异常类型的对象、为异常类型的对象赋值

5. 不能被提供初始值的对象：exception、bad_alloc、bad_cast对象，它们只能以默认初始化的方式来初始化

6. 不能使用默认初始化的对象：除了上面的对象，其他对象在创建时必须提供初始值（string对象或字符串字面值），该初始值含有错误相关的信息

7. 异常类的成员函数：只有一个名为what的成员函数，该函数返回值是一个const char *（字符串字面值），目的是提供关于异常的一些文本信息。该字符串的内容与异常对象的类型有关，如果异常类型有一个字符串初始值，则what返回该字符串。而对于无初始值的异常类型来说，what返回的内容由编译器决定。

六、示例

题目：编写一个程序，从标准输入读取两个整数，输出第一个数除以第二个数的结果。要求：当第二个数是0时抛出异常，使用try语句块去捕获异常，catch子句应该为用户输出一条提示信息，询问是否输入新数并重新执行try语句块的内容。

代码：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <cctype>
#include <iterator>
#include <stdexcept>
#include <string>
#include <cstring>

using std::cin;
using std::cout;    
using std::endl;
using std::vector;
using std::string;
using std::runtime_error;

int main() 
{
    int a, b;
    reinput:    cin >> a >> b;        //带标签语句，作为goto的目标 
    try {
        if (!b) {
            throw runtime_error("除数不能为0！");
        }
        cout << a / b << endl;
    }
    //err是runtime_error类的一个实例 
    catch (runtime_error err) {    
        cout << err.what();        //what是runtime_error类中的成员函数 
        cout << "
是否需要重新输入? Enter y or n:" << endl;  
        char ch;
        cin >> ch;
        if (ch == 'n')  
            cout << "bye!
"; 
        else
            goto reinput;        //reinput是用于标识一条语句的标识符 
    }
    return 0;
}

七、小结

• 一句话：try是检测异常的，如果产生了异常，就throw（抛出）一个异常，然后被catch到，在catch块中进行异常的处理。