C++.NET面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計CH8

第8章異常C++的異常處理機制能將異常檢測與異常處理分離開來，當異常發(fā)生時能自動調(diào)用異常處理程序進行錯誤處理。異常處理機制增加了程序的清晰性和可讀性，使程序員能夠編寫出清晰、健壯、容錯能力更強的程序，適用于大型軟件開發(fā)。本章主要介紹C++異常處理的語言機制，包括異常的結(jié)構(gòu)、捕捉和處理，以及異常類。8.1異常處理概述商業(yè)軟件常會提供許多錯誤處理代碼，以便對各種可能出現(xiàn)錯誤的程序代碼進行檢測和處理，增加程序的健壯性。處理程序錯誤的代碼可能出現(xiàn)在源碼的任何地方，比如判定new是否成功分配內(nèi)存、數(shù)據(jù)下標是否越界、運算溢出、除數(shù)0、無效參數(shù)等。錯誤處理代碼“污染”了程序源碼、大量的錯誤處理代碼使原本簡單的程序變得晦澀難懂。8.1異常處理概述2、傳統(tǒng)的異常處理方法傳統(tǒng)程序處理異常的典型方法是不斷測試程序繼續(xù)運行的必要條件，并對測試結(jié)果進行處理。形式如下偽碼所示：執(zhí)行任務(wù)1if任務(wù)1未能被正確執(zhí)行執(zhí)行錯誤處理程序執(zhí)行任務(wù)2if任務(wù)2未能正確執(zhí)行執(zhí)行錯誤處理程序執(zhí)行任務(wù)3

缺點錯誤處理代碼分布在整個程序的各個部分，使程序受到了錯誤處理代碼的“污染”。8.1異常處理概述3、C++異常處理思想其基本思想是將異常發(fā)生和異常處理分別放在不同的函數(shù)中，產(chǎn)生異常的函數(shù)不需要具備處理異常的能力。當一個函數(shù)出現(xiàn)異常時，它可以拋出一個異常，然后由該函數(shù)的調(diào)用者捕獲并處理這個異常，如果調(diào)用者不能處理，它可以將該異常拋給其上一級的調(diào)用者處理。8.1異常處理概述4、C++的異常處理的作用改善程序的可讀性和可維護性，將異常處理代碼與主程序代碼分離，適合團隊開發(fā)大型項目。有力的異常檢測和可能的異常恢復(fù)，以統(tǒng)一方式處理異常。在異常引起系統(tǒng)錯誤之前處理異常。處理由庫函數(shù)引起的異常。在出現(xiàn)無法處理的異常時執(zhí)行清理工作，并以適當?shù)姆绞酵顺龀绦?。在動態(tài)調(diào)用鏈中有序地傳播異常處理。8.2異常處理基礎(chǔ)8.2.1異常處理的結(jié)構(gòu)try{…… //try程序塊

iferr1throwxx1……iferr2throwxx2……iferrnthrow

xxn}catch(type1arg){……} //異常類型1錯誤處理catch(type2arg){……} //異常類型2錯誤處理catch(typem

arg){……}//異常類型m錯誤處理……8.2異常處理基礎(chǔ)8.2.1異常處理的結(jié)構(gòu)try{…… //try程序塊

iferr1throwxx1……iferr2throwxx2……iferrnthrow

xxn}catch(type1arg){……} //異常類型1錯誤處理catch(type2arg){……} //異常類型2錯誤處理catch(typem

arg){……}//異常類型m錯誤處理……8.2異常處理基礎(chǔ)8.2.1異常處理的結(jié)構(gòu)try{…… //try程序塊

iferr1throwxx1……iferr2throwxx2……iferrnthrow

xxn}catch(type1arg){……} //異常類型1錯誤處理catch(type2arg){……} //異常類型2錯誤處理catch(typem

arg){……}//異常類型m錯誤處理……8.2異常處理基礎(chǔ)try-throw-catch異常處理的執(zhí)行邏輯如下1、當程序執(zhí)行過程中遇到try塊時，將進入try塊并按正常的程序邏輯順序執(zhí)行其中的語句2、如果try塊的所有語句都被正常執(zhí)行，沒有發(fā)生任何異常，那么try塊中就不會有異常被throw。在這種情況下，程序?qū)⒑雎运械腸atch塊，順序執(zhí)行那些不屬于任何catch塊的程序語句，并按正常邏輯結(jié)束程序的執(zhí)行，就像catch塊不存在一樣。8.2異常處理基礎(chǔ)3、如果在執(zhí)行try塊的過程中，某條語句產(chǎn)生錯誤并用throw拋出了異常，則程序控制流程將自此throw子句轉(zhuǎn)移到catch塊，try塊中該throw語句之后的所有語句都不會再被執(zhí)行了。4、C++將按catch塊出現(xiàn)的次序，用異常的數(shù)據(jù)類型與每個catch參數(shù)表中指定的數(shù)據(jù)類型相比較，如果兩者類型相同，就執(zhí)行該catch塊，同時還將把異常的值傳遞給catch塊中的形參arg（如果該塊有arg形參）。只要有一個catch塊捕獲了異常，其余catch塊都將被忽略。5、如果沒有任何catch能夠匹配該異常，C++將調(diào)用系統(tǒng)默認的異常處理程序處理該異常，其通常做法是直接終止該程序的運行?！纠?-1】異常處理的簡單例程。//CH8-1.cpp#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(){

cout<<"1--befroetryblock..."<<endl;try{

cout<<"2--Insidetryblock..."<<endl;throw10;

cout<<"3--Afterthrow...."<<endl;}

catch(inti){

cout<<"4--Incatchblock1...exception..errcodeis.."<<i<<endl;}

catch(char*s){

cout<<"5--Incatchblock2...exception..errcodeis.."<<s<<endl;}

cout<<"6--AfterCatch...";}8.2.2異常捕獲異常捕獲由catch完成，catch必須緊跟在與之對應(yīng)的try塊后面。如果異常被某catch捕獲，程序?qū)?zhí)行該catch塊中的代碼，之后將繼續(xù)執(zhí)行catch塊后面的語句；如果異常不能被任何catch塊捕獲，它將被傳遞給系統(tǒng)的異常處理模塊，程序?qū)⒈幌到y(tǒng)異常處理模塊終止。catch根據(jù)異常的數(shù)據(jù)類型捕獲異常，如果catch參數(shù)表中異常聲明的數(shù)據(jù)類型與throw拋出的異常的數(shù)據(jù)類型相同，該catch塊將捕獲異常。注意：catch在進行異常數(shù)據(jù)類型的匹配時，不會進行數(shù)據(jù)類型的默認轉(zhuǎn)換，只有與異常的數(shù)據(jù)類型精確匹配的catch塊才會被執(zhí)行。8.2.2異常捕獲【例8-2】catch捕獲異常時，不會進行數(shù)據(jù)類型的默認轉(zhuǎn)換。//CH8-2.cpp#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(){

cout<<"1--befroetryblock..."<<endl;try{

cout<<"2--Insidetryblock..."<<endl;throw10;

cout<<"3--Afterthrow...."<<endl;}

catch(doublei){ //僅此與例8.1不同

cout<<"4--Incatchblock1..aninttypeis.."<<i<<endl;}

cout<<"5--AfterCatch...";}8.3異常與函數(shù)8.3.1在函數(shù)中處理異常異常處理可以局部化為一個函數(shù)，當每次進行該函數(shù)的調(diào)用時，異常將被重置?！纠?-3】temperture是一個檢測溫度異常的函數(shù)，當溫度達到冰點或沸點時產(chǎn)生異常。#include<iostream>usingnamespacestd;voidtemperature(intt){try{

if(t==100)throw"沸點！";elseif(t==0)throw"冰點！";elsecout<<"thetemperatureisOK..."<<endl;}

catch(int

x){cout<<"temperatore="<<x<<endl;}

catch(char*s){cout<<s<<endl;}}voidmain(){temperature(0); //L1temperature(10); //L2temperature(100); //L3}8.3.2在函數(shù)調(diào)用中完成異常處理將產(chǎn)生異常的程序代碼放在一個函數(shù)中，將檢測處理異常的函數(shù)代碼放在另一個函數(shù)中，能讓異常處理更具靈活性和實用性。【例8-4】異常處理從函數(shù)中獨立出來，由調(diào)用函數(shù)完成。#include<iostream>usingnamespacestd;voidtemperature(intt){

if(t==100)throw"沸點！";elseif(t==0)throw"冰點！";elsecout<<"thetemperatureis..."<<t<<endl;}voidmain(){try{temperature(10);temperature(50);temperature(100);}

catch(char*s){cout<<s<<endl;}}增補(選講)限制函數(shù)異常限制異常的方法1、當一個函數(shù)聲明中不帶任何異常描述時，它可以拋出任何異常。例如：int

f(int,char);//函數(shù)f可以拋出任何異常2、在函數(shù)聲明的后面添加一個throw參數(shù)表，在其中指定函數(shù)可以拋出的異常類型。例如：int

g(int,char)throw(int,char);

//只允許拋出int和char異常。3、指定throw限制表為不包括任何類型的空表，不允許函數(shù)拋出任何異常。如：int

h(int,char)throw();//不允許拋出任何異?！纠吭O(shè)計函數(shù)Errhandler，限制它只能拋出int、char和double類型的異常。//Eg8.cpp#include<iostream>usingnamespacestd;voidErrhandler(int

n)throw(int,char,double){

if(n==1)thrown;

if(n==2)throw'x';

if(n==3)throw1.1;}voidmain(){

cout<<"BeforeErrhander..."<<endl;try{Errhandler(1);}

catch(inti){cout<<"catchaninteger..."<<endl;}

catch(char

c){cout<<"catchanchar..."<<endl;}

catch(double

d){cout<<"catchandouble..."<<endl;}}8.4異常處理的幾種特殊情況8.4.1捕獲所有異常在多數(shù)情況下，catch都只用于捕獲某種特定類型的異常，但它也具有捕獲全部異常的能力。其形式如下：catch(…){……//異常處理代碼}【例8】改寫前面的Errhandler函數(shù)，使之能夠捕獲所有異常。//CH.cpp#include<iostream>usingnamespacestd;voidErrhandler(int

n)throw(){try{

if(n==1)thrown;

if(n==2)throw"dx";

if(n==3)throw1.1;}

catch(…){cout<<"catchanexception..."<<endl;}}voidmain(){Errhandler(1);Errhandler(2);Errhandler(3);}8.4.2再次拋出異常如是catch塊無法處理捕獲的異常，它可以將該異常再次拋出，使異常能夠在恰當?shù)牡胤奖惶幚?。再次拋出的異常不會再被同一個catch塊所捕獲，它將被傳遞給外部的catch塊處理。要在catch塊中再次拋出同一異常，只需在該catch塊中添加不帶任何參數(shù)的throw語句即可?！纠?】在異常處理塊中再次拋出同一異常。//Eg8.cpp#include<iostream>usingnamespacestd;voidErrhandler(int

n)throw(){try{

if(n==1)thrown;

cout<<"allisok..."<<endl;}

catch(intn){

cout<<"catchanintexceptioninside..."<<n<<endl;

throw;//再次拋出本catch捕獲的異常

}}voidmain(){try{Errhandler(1);}

catch(intx){cout<<"catchintanexceptioninmain..."<<x<<endl;}

cout<<"....End..."<<endl;}8.4.3異常的嵌套調(diào)用try塊可以嵌套，即一個try塊中可以包括另一個try塊，這種嵌套可能形成一個異常處理的調(diào)用鏈?！纠?-5】嵌套異常處理示例。//CH8-5.cpp#include<iostream>usingnamespacestd;voidfc(){

try{throw"help...";}

catch(int

x){cout<<"

hanlder"<<endl;}

try{cout<<"noerrorhandle..."<<endl;}

catch(char*px){cout<<"infc..char*hanlder"<<endl;}}

voidfb(){

int*q=newint[10];try{

fc();

cout<<"returnformfc()"<<endl;}catch(…){delete[]q;throw;}}voidfa(){char*p=newchar[10];try{

fb();

cout<<"returnfromfb()"<<endl;}catch(…){delete[]p;throw;}}voidmain(){try{

fa();

cout<<"returnfromfa"<<endl;}catch(…){cout<<"inmain"<<endl;}

cout<<"End"<<endl;}例8-5的調(diào)用過程8.5異常和類8.5.1構(gòu)造函數(shù)與異常由于構(gòu)造函數(shù)沒有返回類型，在執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)過程中若出現(xiàn)異常，傳統(tǒng)處理方法可能是：返回一個處于錯誤狀態(tài)的對象，外部程序可以檢查該對象狀態(tài)，以便判定該對象是否被成功構(gòu)造。設(shè)置一個全局變量保存對象構(gòu)造的狀態(tài)，外部程序可以通過該變量值判斷對象構(gòu)造的情況。在構(gòu)造函數(shù)中不做對象的初始化工作，而是專門設(shè)計一個成員函數(shù)負責對象的初始化。C++中異常處理機制能夠很好地處理構(gòu)造函數(shù)中的異常問題，當構(gòu)造函數(shù)出現(xiàn)錯誤時就拋出異常，外部函數(shù)可以在構(gòu)造函數(shù)之外捕獲并處理該異常。8.5異常和類【例8-6】類B有一個類A的對象成員數(shù)組obj，類B的構(gòu)造函數(shù)進行了自由存儲空間的過量申請，最后造成內(nèi)存資源耗盡產(chǎn)生

異常，則異常將調(diào)用對象成員數(shù)組obj的析構(gòu)函數(shù)，回收obj占用的存儲空間。//CH8-6.cpp#include<iostream>usingnamespacestd;classA{

inta;public:

A(inti=0):a(i){}~A(){cout<<"inAdestructor..."<<endl;}};classB{Aobj[3];double*pb[10];public:

B(intk){cout<<"intBconstructor..."<<endl;for(inti=0;i<10;i++){pb[i]=newdouble[20000000];if(pb[i]==0)throwi;elsecout<<"Allocated20000000doublesinpb["<<i<<"]"<<endl;}}};voidmain(){try{Bb(2);}catch(int

e){cout<<"catchanexceptionwhenallocatedpb["<<e<<"]"<<endl;}}8.5.2異常類1、關(guān)于異常類異常可以是任何類型，包括自定義類。用來傳遞異常信息的類就是異常類。異常類可以非常簡單，甚至沒有任何成員；也可以同與普通類一樣復(fù)雜，有自己的成員函數(shù)、數(shù)據(jù)成員、構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)、虛函數(shù)等，還可以通過派生方式構(gòu)成異常類的繼承層次結(jié)構(gòu)?！纠?-7】設(shè)計一個堆棧，當入棧元素超出了堆棧容量時，就拋出一個棧滿的異常；如果棧已空還要從棧中彈出元素，就拋出一個?？盏漠惓?。//CH8-7.cpp#include<iostream>usingnamespacestd;constintMAX=3;classFull{}; //L1堆棧滿時拋出的異常類classEmpty{}; //L2堆棧空時拋出的異常類classStack{private:

int

s[MAX];

inttop;public:voidpush(inta);

intpop();

Stack(){top=-1;}};voidStack::push(inta){

if(top>=MAX-1)throwFull();

s[++top]=a;}int

Stack::pop(){

if(top<0)throwEmpty(); returns[top--];}voidmain(){Stacks;try{s.push(10);s.push(20);s.push(30);//s.push(40); //L5將產(chǎn)生棧滿異常

cout<<"stack(0)="<<s.pop()<<endl;

cout<<"stack(1)="<<s.pop()<<endl;

cout<<"stack(2)="<<s.pop()<<endl;

cout<<"stack(3)="<<s.pop()<<endl; //L6}

catch(Full){cout<<"Exception:StackFull"<<endl;}

catch(Empty){ cout<<"Exception:StackEmpty"<<endl;}}8.5.2異常類2．異常對象由異常類建立的對象稱為異常對象。異常類的處理過程實際上就是異常對象的生成與傳遞過程。如右圖【例8-8】修改例8-10的Full異常類，修改后的Full類具有構(gòu)造函數(shù)和成員函數(shù)，還有一個數(shù)據(jù)成員。利用這些成員，可以獲取異常發(fā)生時沒有入棧的元素信息。//CH8-8.cpp#include<iostream>usingnamespacestd;constintMAX=3;classFull{

inta;public:

Full(int

i):a(i){}

int

getValue(){returna;}};classEmpty{};classStack{private:

int

s[MAX];

inttop;public:

Stack(){top=-1;}voidpush(inta){

if(top>=MAX-1)throwFull(a);

s[++top]=a;}

intpop(){

if(top<0)throwEmpty();returns[top--];}};voidmain(){Stacks;try{s.push(10);s.push(20); s.push(30);s.push(40);}

catch(Fulle){

cout<<"Exception:StackFull..."<<endl;

cout<<"Thevaluenotpushinstack:“<<e.getValue()<<endl;}}8.5.3派生異常類的處理在設(shè)計軟件的異常處理系統(tǒng)時，可以將各種異常匯集起來，根據(jù)異常的性質(zhì)將其分屬到不同的類中，形成異常類的繼承體系結(jié)構(gòu)。還可以利用類的多態(tài)性，將異常類設(shè)計為具有多態(tài)特性的繼承體系，利用多態(tài)的強大功能處理異常。一個進行遠程登錄訪問程序的異常類層次結(jié)構(gòu)如圖?！纠?-9】設(shè)計圖8-3所示異常繼承體系中從BasicException到FileSysException部分的異常類。//CH8-9.cpp#include<iostream>usingnamespacestd;classBasicException{public:char*Where(){return"BasicException...";}};classFileSysException:public

BasicException{public:char*Where(){return"FileSysException...";}};classFileNotFound:public

FileSysException{public:char*Where(){retur