异 常 处 理
Danny Kalev
翻译： cppbug [email protected]
传递异常对象给handler
一个异常能够按值或者按引用的方式传递给它的handler。为异常对象分配的内存是通过一种未被定义的途径（但是并没有在自由存储区）。一些实现使用专门的异常堆栈，在那里，异常对象被创建。当一个异常按引用的方式传递，handler获得是在异常堆栈上建立的对象的引用。通过引用方式传递异常保证了它的多态行为。按值传递的异常被建立在调用者的堆栈上。例如：
#include <cstdio>
class ExBase {/*...*/};
class FileEx: public ExBase {/*...*/};
void Write(FILE *pf)
{
if (pf == NULL) throw FileEx();
//... process pf normally
}
int main ()
{
try
{
Write(NULL); //will cause a FileEx exception to be thrown
}
catch(ExBase& exception) //catch ExBase or any object derived from it
{
//diagnostics and remedies }
}
按值传递异常将会造成反复的复制对象，并且它的花费是昂贵的，因为异常对象在匹配的handler被找到以前会被构造和销毁许多次。然而，在比较罕见的情况下也会发生按值传递，由于为了保持应用系统的整体性，性能考虑往往被放在了第二位。
异常类型匹配
异常的类型决定了哪个handler能够捕获它。异常的匹配规则比函数重载的匹配规则更为严格。考虑下面这种情况：
try
{
throw int();
}
catch (unsigned int) //will not catch the exception from the previous try-block
{
}
抛出异常的类型是int型，然而handler却期待一个unsigned int。异常处理机制不认为二者是能够匹配的类型；结果，抛出的异常没有被捕获。异常匹配规则仅仅允许一个非常有限的转换集。对于一个异常E和一个带有T或T&参数的handler，符合下面的条件可以进行匹配：
T和E是同一类型（const 和volatile被忽略）
T是E的没有歧义的公共基类
如果E和T都是指针类型，当二者的类型相同时可以进行匹配或者E所指向对象的类型公有无歧义的继承自T指向对象的类型。
作为对象的异常
正如你所发现的，传统的通过返回一个整型错误码的方法在OOP中已经不再适用。C++异常处理机制提供了更多的弹性，安全性和稳固性。一个异常既可以是int 或char等基本类型，也可以是更为丰满的对象，有着数据成员和成员函数。这样一个对象可以为handler提供更多的选择进行恢复。一个聪明的异常对象，可以通过成员函数返回错误的详细描述，而不是让handler查阅某个表或文件。它也可以拥有在错误被适当处理之后使程序从运行期错误中恢复的成员函数。考虑有这样一个日志类想要添加新的纪录到一个已存在的日志文件中：如果打开日志文件失败，它会抛出一个异常。当它被匹配的handler所捕获，异常对象能够拥有一个成员函数，这个成员函数建立一个对话框。操作者可以从对话框中选择恢复方法，包括建立一个新的日志文件，选择另一个日志文件，或者是允许系统在没有日志的情形下运行。
Exception Specification
一个函数可以通过指定一个它所能抛出的异常列表来提醒它的用户。Exception specifications在用户只能看到函数的原型但是却无法获得它的源文件的时候将会十分的有用。下面是一个指定异常的例子：
class Zerodivide{/*..*/};
int divide (int, int) throw(Zerodivide); // function may throw an exception
// of type Zerodivide, but no other
如果你的函数永远不会抛出任何异常，它可以像下面这样声明：
bool equals (int, int) throw(); //no exception is thrown from this function
注意一个函数被声明为没有exception specification例如：
bool equals (int, int);
Exception specification在运行期生效
一个exception specification不会在编译期被检查，而是在运行期。当一个函数试图抛出一个在exception specification中未被指定的异常的时候，异常处理机制将会检测到这种违规并且调用标准函数unexpected()。unexpected()的默认行为是调用terminate()终止程序。违背exception specification就好比是一个bug，不应该发生，这就是为什么默认行为是终止程序。不过默认的行为也可以被改变，通过使用函数set_unexpected()。
因为exception specifications在运行期才有效，所以编译期可能会故意忽略那些违背exception specifications的代码。好比下面：
int f(); // no exception specification, f can throw any type of exception
void g(int j) throw() // g promises not to throw any exception at all
{
int result = f(); // if f throws an exception, g will violate its guarantee
//not to throw an exception. still, this code is legal
}
在上面这个例子中，函数g()并不允许抛出任何异常。它调用函数f()，然而f()却可能抛出任何异常因为它没有exception specification。如果f()抛出一个异常，它将会通过g()传播出去，但是这却破坏了g()不会抛出任何异常的保证。这也许看起来会很奇怪，有一些违背在编译期就应该被发现报错的，为什么一定要等到运行期呢？然而许多问题并不像想象的那么简单，以下几个原因就要求必须采用运行期检测策略。在前面的那个程序中，f()可能是一个被遗留下来的C函数。我们不可能强迫每个C函数有exception specification。并且因为这个原因就强迫程序员在g()中写不必要的try和catch(…)块也是不实际的。通过强迫exception specification只在运行期才有效，C++采取了“信任程序员”的策略而不是强加负担给程序员和实现。
Exception specification的一致性
C++需要派生类中的exception specification与基类保持一致。这意味着派生类的virtual function重载函数的exception specification必须是基类的限制性子集，例如：
// various exception classes
class BaseEx{};
class DerivedEx: public BaseEx{};
class OtherEx {};
class A
{
public:
virtual void f() throw (BaseEx);
virtual void g() throw (BaseEx);
virtual void h() throw (DerivedEx);
virtual void i() throw (DerivedEx);
virtual void j() throw(BaseEx);
};
class D: public A
{
public:
void f() throw (DerivedEx); //OK, DerivedEx is derived from BaseEx
class D: public A
{
public:
void f() throw (DerivedEx); //OK, DerivedEx is derived from BaseEx
void g() throw (OtherEx); //error; exception specification is
//incompatible with A's
void h() throw (DerivedEx); //OK, identical to the exception
//specification in base
void i() throw (BaseEx); //error, BaseEx is not a DerivedEx nor is it
//derived from DerivedEx
void j() throw (BaseEx,OtherEx); //error, less restrictive than the
//specification of A::j
};
};
相同的一致性限制也应用于函数指针。一个拥有exception specification函数指针只能被赋予一个有着相同或更为局限的exception specification的函数。这说明一个没有exception specification的函数指针不能被赋予一个有exception specification的函数。注意，因为exception specification不能被认为是函数类型的一部分，因此你不能声明两个仅仅是exception specification不同的函数。例如：
void f(int) throw (Y);
void f(int) throw (Z); //error; redefinition of 'void f(int)'
同样的原因，声明一个包含exception specification的typedef也是错误的：
typedef void (*PF) (int) throw(Exception); // error
（未完待续）
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