第10章 異常處理

C++面向對象程序設計第10章異常處理2023/2/51燕京理工學院第10章異常處理本章學習要點一個好的程序不僅要保證能實現(xiàn)所需要的功能，而且還應該有很好的容錯能力。在程序運行過程中如果有異常情況出現(xiàn)，程序本身應該能解決這些異常，而不是死機。本章介紹異常處理的基本概念、C++異常處理語句、析構函數(shù)與異常處理。通過本章的學習，掌握了C++異常處理的機制，我們就可以在編制程序時靈活地加以運用，從而使我們編制的程序在遇到異常情況時能擺脫大的影響，避免出現(xiàn)死機等現(xiàn)象。2023/2/52燕京理工學院第10章異常處理10.1C++異常處理概述10.2C++異常處理的實現(xiàn)10.3異常與函數(shù)10.4異常與類10.5圖書館圖書借閱管理系統(tǒng)中的異常處理2023/2/53燕京理工學院10.1C++異常處理概述程序中常見的錯誤有兩大類：語法錯誤和運行錯誤。在編譯時，編譯系統(tǒng)能發(fā)現(xiàn)程序中的語法錯誤（如關鍵字拼寫錯誤，變量名未定義，語句末尾缺分號，括號不配對等），程序員通過錯誤提示可以進行修改。2023/2/54燕京理工學院有的程序雖然能通過編譯，也能投入運行，但是在運行過程中會出現(xiàn)異常，得不到正確的運行結果，甚至導致程序不正常終止或出現(xiàn)死機現(xiàn)象，這些都說明程序中存在運行錯誤。運行錯誤相對來說比較隱蔽，是程序調(diào)試中的一個難點，該錯誤又可分為邏輯錯誤和運行異常兩類。邏輯錯誤是由設計不當造成的，如對算法理解有誤、在一系列計算過程中出現(xiàn)除數(shù)為0、數(shù)組的下標溢出等。這些錯誤只要我們在編程時多加留意是可以避免的。但是，運行異常是由系統(tǒng)運行環(huán)境造成的，導致程序中內(nèi)存分配、文件操作及設備訪問等操作的失敗，可能會造成系統(tǒng)運行失常并癱瘓。10.1異常處理的概念及C++異常處理的基本思想2023/2/55燕京理工學院在運行沒有異常處理的程序時，如果運行情況出現(xiàn)異常，由于程序本身不能處理，程序只能終止運行。如果在程序中設置了異常處理，則在運行情況出現(xiàn)異常時，由于程序本身已設定了處理的方法，于是程序的流程就轉到異常處理代碼段處理。需要說明的是：只要程序運行時出現(xiàn)與人們期望的情況不同，都可以認為是異常，并對它進行異常處理。因此，所謂異常處理是指對程序運行時出現(xiàn)的差錯以及其他例外情況的處理。10.1異常處理的概念及C++異常處理的基本思想2023/2/56燕京理工學院10.2異常處理的實現(xiàn)1.異常處理語句C++處理異常的機制由3個部分組成：檢查（try）、拋出（throw）和捕捉（catch）。把需要檢查的語句放在try塊中，throw用來當出現(xiàn)異常時拋出一個異常信息，而catch則用來捕捉異常信息，如果捕捉到了異常信息，就處理它。try-throw-catch構成了C++異常處理的基本結構。2023/2/57燕京理工學院10.2異常處理的實現(xiàn)1.異常處理語句try-throw-catch結構形式如下：try{…if(表達式1)throwx1…if(表達式2)throwx2…if(表達式n)throwxn…}catch（異常類型聲明1）{異常處理語句序列}catch（異常類型聲明2）{異常處理語句序列}…catch（異常類型聲明n）{異常處理語句序列}2023/2/58燕京理工學院在try-throw-catch結構中，try語句塊內(nèi)為需要受保護的待檢測異常的語句序列，如果懷疑某段程序代碼在執(zhí)行時有可能發(fā)生異常，就將它放入try語句塊中。當這段代碼的執(zhí)行出現(xiàn)異常時，即某個if語句中的表達式的值為真時，會用其中的throw語句來拋擲這個異常。10.2異常處理的實現(xiàn)2023/2/59燕京理工學院throw語句語法：throw表達式;throw語句是在程序執(zhí)行發(fā)生了異常時用來拋擲這個異常的，其中表達式的值可以是int、float、字符串、類類型等，把異常拋擲給相應的處理者，即類型匹配的catch語句塊。如果程序中有多處需要拋擲異常，應該用不同類型的操作數(shù)來互相區(qū)別。throw拋出的異常，通常是被catch語句捕獲。10.2異常處理的實現(xiàn)2023/2/510燕京理工學院catch語句塊是緊跟在try語句塊后面的，即try塊和catch塊作為一個整體出現(xiàn)，catch塊是try-catch結構中的一部分，必須緊跟在try塊之后，不能單獨使用，在二者之間也不能插入其他語句。但是在一個try-catch結構中，可以只有try塊而無catch塊。即在本函數(shù)中只檢查而不處理，把catch塊放在其他函數(shù)中。一個try-catch結構中只能有一個try塊，但卻可以有多個catch塊，以便與不同類型的異常信息匹配。在執(zhí)行try塊中的語句時如果出現(xiàn)異常執(zhí)行了throw語句，系統(tǒng)會根據(jù)throw拋出的異常信息類型按catch塊出現(xiàn)的次序，依次檢查每個catch參數(shù)表中的異常聲明類型與拋擲的異常信息類型是否匹配，當匹配時，該catch塊就捕獲這個異常，執(zhí)行catch塊中的異常處理語句來處理該異常。10.2異常處理的實現(xiàn)2023/2/511燕京理工學院在catch參數(shù)表中，一般只寫異常信息的類型名，如：catch(double)。系統(tǒng)只檢查所拋擲的異常信息類型是否與catch參數(shù)表中的異常聲明類型相匹配，而不檢查它們的值。假如變量a，b，c都是int型，即使它們的值不同，在throw語句中寫throwa、throwb或throwc的作用也均是相同的。因此，如果需要檢測多個不同的異常信息，應當由throw拋出不同類型的異常信息。10.2異常處理的實現(xiàn)2023/2/512燕京理工學院異常信息類型可以是C++系統(tǒng)預定義的標準類型，也可以是用戶自定義的類型(如結構體或類)。如果由throw拋出的異常信息屬于該類型或其子類型，則catch與throw二者匹配，catch捕獲該異常信息。注意：系統(tǒng)在檢查異常信息數(shù)據(jù)類型的匹配時，不會進行數(shù)據(jù)類型的默認轉換，只有與所拋擲的異常信息類型精確匹配的catch塊才會捕獲這個異常。10.2異常處理的實現(xiàn)2023/2/513燕京理工學院在catch參數(shù)表中，除了指定異常信息的類型名外，還可以指定變量名，如：catch(doubled)。此時，如果throw拋出的異常信息是double型的變量a，則catch在捕獲異常信息a的同時，還使d獲得a的值。如果我們希望在捕獲異常信息時，還能利用throw拋出的異常信息的值，這時就需要在catch參數(shù)表中寫出變量名。如：catch(doubled){cout<<"throw"<<d;}這時會輸出d的值(也就是a值)。10.2異常處理的實現(xiàn)2023/2/514燕京理工學院當拋出的是類對象時，有時希望在catch塊中顯示該對象中的某些信息?！纠?0-1】求解一元二次方程ax2+bx+c=0。其一般解為，但若a=0或b2-4ac<0時，用此公式計算會出錯。編程序，從鍵盤輸入a，b，c的值，求x1和x2。如果a=0或b2-4ac<0，輸出出錯信息。

程序代碼參見教材P31710.2異常處理的實現(xiàn)2023/2/515燕京理工學院現(xiàn)在結合程序分析異常處理的進行情況。（1）首先在try后面的花括號中放置上可能出現(xiàn)異常的語句塊或程序段。（2）程序運行時將按正常的順序執(zhí)行到try塊，執(zhí)行try塊中花括號內(nèi)的語句。如果在執(zhí)行try塊內(nèi)的語句過程中沒有發(fā)生異常，則忽略所有的catch塊，流程轉到catch塊后面的語句繼續(xù)執(zhí)行。如【例10-1】運行情況的第①種情況。10.2異常處理的實現(xiàn)2023/2/516燕京理工學院（3）如果在執(zhí)行try塊內(nèi)的語句過程中發(fā)生異常，則由throw語句拋出一個異常信息。throw語句拋出什么樣的異常由程序設計者自定，可以是任何類型的異常，在【例10-1】中拋出了整型和字符串類型的異常。10.2異常處理的實現(xiàn)2023/2/517燕京理工學院（4）這個異常信息提供給try-catch結構，系統(tǒng)會尋找與之匹配的catch塊。如果某個catch參數(shù)表中的異常聲明類型與拋擲的異常類型相匹配，該catch塊就捕獲這個異常，執(zhí)行catch塊中的異常處理語句來處理該異常。只要有一個catch塊捕獲了異常，其余的catch塊都將被忽略。如【例10-1】運行情況的第②種情況，由try塊內(nèi)的throw語句拋擲一個整型異常，被第一個catch塊捕獲?！纠?0-1】運行情況的第③種情況，由try塊內(nèi)的throw語句拋擲一個字符串類型異常，被第二個catch塊捕獲。10.2異常處理的實現(xiàn)2023/2/518燕京理工學院當然，異常類型可以聲明為省略號（…），表示可以處理任何類型的異常。需要說明的是，catch（…）語句塊應該放在最后面，因為如果放在前面，它可以用來捕獲任何異常，那么后面其他的catch語句塊就不會被檢查和執(zhí)行了。（5）在進行異常處理后，程序并不會自動終止，繼續(xù)執(zhí)行catch塊后面的語句。10.2異常處理的實現(xiàn)2023/2/519燕京理工學院（6）如果throw拋擲的異常信息找不到與之匹配的catch塊，則系統(tǒng)就會調(diào)用一個系統(tǒng)函數(shù)terminate，在屏幕上顯示“abnormalprogramtermination”，并終止程序的運行。10.2異常處理的實現(xiàn)2023/2/520燕京理工學院（7）拋擲異常信息的throw語句可以與try-catch結構出現(xiàn)在同一個函數(shù)中，也可以不出現(xiàn)在同一函數(shù)中。在這種情況下，當throw拋出異常信息后，首先在本函數(shù)中尋找與之匹配的catch塊，如果在本函數(shù)中無try-catch結構或找不到與之匹配的catch塊，就轉到離開出現(xiàn)異常最近的try-catch結構去處理。上面【例10-1】的程序可以修改為教材P319的代碼。10.2異常處理的實現(xiàn)2023/2/521燕京理工學院（8）異常處理還可以應用在函數(shù)嵌套的情況下。下面以教材P320【例10-2】為例觀察在函數(shù)嵌套情況下異常檢測的處理情況，了解程序執(zhí)行順序。10.2異常處理的實現(xiàn)2023/2/522燕京理工學院2.try塊的嵌套異常處理語句在一個try塊中可以嵌套另一個try塊。每個try塊都有自己的一組catch塊，來處理在該try塊中拋出的異常。try塊的catch塊只能處理在該try塊中拋出的異常。如：try//外層的try語句{…try//內(nèi)層的try語句

{…}catch(elemtypea)//這個catch語句捕獲在內(nèi)層try塊中拋出的異常

{…}…}catch(elemtypeb)//這個catch語句捕獲在外層try塊中拋出的異常和在內(nèi)層try塊中未捕獲的異常{…}10.2異常處理的實現(xiàn)2023/2/523燕京理工學院10.3.1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。這樣編寫程序能夠簡單明了，避免重復，請看下面的例10-3?！纠?0-3】check是一個檢測成績異常的函數(shù)，當成績達到100分以上或低于60產(chǎn)生異常，在60和100之間的為正常成績。10.3異常與函數(shù)2023/2/524燕京理工學院10.3異常與函數(shù)#include<iostream>usingnamespacestd;voidcheck(intscore){try{

if(score>100)throw"成績超高！";elseif(score<60)throw"成績不及格！";elsecout<<"thescoreisOK..."<<score<<endl;}

catch(char*s){cout<<s<<endl;}}intmain(){check(45);check(90);check(101);

system("pause")

;return0;}2023/2/525燕京理工學院10.3.2在函數(shù)調(diào)用中完成異常處理在處理異常檢測時，也可以將拋擲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，如例10-4所示?！纠?0-4】異常處理從函數(shù)中獨立出來，由調(diào)用函數(shù)完成。10.3異常與函數(shù)2023/2/526燕京理工學院10.3異常與函數(shù)#include<iostream>usingnamespacestd;voidcheck(intscore){

if(score>100)throw"成績超高！";elseif(score<60)throw"成績不及格！";elsecout<<"thescoreisOK..."<<score<<endl;}intmain(){try{check(45);}

catch(char*s){cout<<s<<endl;}try{check(90);}

catch(char*s){cout<<s<<endl;}try{check(101);}

catch(char*s){cout<<s<<endl;}

system("pause")

;return0;}2023/2/527燕京理工學院10.3.3限制函數(shù)異常為便于閱讀程序，使用戶在看程序時能夠知道所用的函數(shù)是否會拋出異常信息以及拋出的異常信息的類型，C++允許在函數(shù)聲明時指定函數(shù)拋出的異常信息的類型，如：doubleDeta(double,double,double)throw(double);表示Deta函數(shù)只能拋出double類型的異常信息。如果寫成：doubleDeta(double,double,double)throw(int,float,double,char);則表示Deta函數(shù)可以拋出int、float、double或char類型的異常信息。10.3異常與函數(shù)2023/2/528燕京理工學院10.3.3限制函數(shù)異常異常指定是函數(shù)聲明的一部分，必須同時出現(xiàn)在函數(shù)聲明和函數(shù)定義的首行中，否則編譯時，編譯系統(tǒng)會報告“類型不匹配”。如果在函數(shù)聲明時不指定函數(shù)拋出的異常信息的類型，則該函數(shù)可以拋出任何類型的異常。如：intFunc(int,char);//函數(shù)Func可以拋出任何異常如果在函數(shù)聲明時指定throw參數(shù)表為不包括任何類型的空表，則不允許函數(shù)拋出任何異常。如：intFunc(int,char)throw();

//不允許函數(shù)Func拋出任何異常這時即使在函數(shù)中出現(xiàn)了throw語句，實際上在函數(shù)執(zhí)行出現(xiàn)異常時也并不執(zhí)行throw語句，并不拋出任何異常信息，程序將非正常終止。10.3異常與函數(shù)2023/2/529燕京理工學院10.4.1構造函數(shù)、析構函數(shù)與異常處理構造函數(shù)是一個特殊的函數(shù)，對象創(chuàng)建時，構造函數(shù)自動被調(diào)用。如果構造函數(shù)中出現(xiàn)了問題，拋出了異常，會發(fā)生什么情況？請看下面的例10-5?！纠?0-5】類Number的私有數(shù)據(jù)成員i賦值空間是小于等于100的數(shù)，如果賦值大于100會產(chǎn)生異常。10.4異常與類2023/2/530燕京理工學院10.4異常與類#include<iostream>usingnamespacestd;classNumber{public:

Number(inti){cout<<"inNumberconstructor..."<<endl;

if(i>100)throwi;elsenumber=i;}~Number(){cout<<"inNumberdestructor..."<<endl;}private:

intnumber;};intmain(){try{Numberobj(111);}

catch(inte){cout<<"catchanexceptionwhenallocatedNumber"<<e<<endl;}

cout<<"intheend"<<endl;

system("pause")

;return0;}2023/2/531燕京理工學院10.4.1構造函數(shù)、析構函數(shù)與異常處理C++異常處理的強大功能，不僅在于它能夠處理各種不同類型的異常，還在于它具有為異常拋出前已構造的所有局部對象自動調(diào)用析構函數(shù)的能力。10.4異常與類2023/2/532燕京理工學院10.4.2異常類1．關于異常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；也可以同普通類一樣復雜，有自己的數(shù)據(jù)成員、成員函數(shù)、構造函數(shù)、析構函數(shù)、虛函數(shù)等，還可以通過派生方式構成異常類的繼承層次結構。下面我們首先看例10-6，程序中聲明了一個沒有任何成員的簡單異常類。例10-7程序中聲明了一個同普通類一樣的有數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)的較復雜的異常類。10.4異常與類2023/2/533燕京理工學院10.4.2異常類1．關于異常類【例10-6】設計一個堆棧，當入棧元素超出了堆棧容量時，就拋出一個棧滿的異常。10.4異常與類2023/2/534燕京理工學院#include<iostream>usingnamespacestd;constintMAX=3;classFull{}; //堆棧滿時拋出的異常類classEmpty{};//堆?？諘r拋出的異常類classStack{public:

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

intpop();private:

int

s[MAX];

inttop;};2023/2/535燕京理工學院voidStack::push(inta){

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

s[++top]=a;}int

Stack::pop(){

if(top<0)throwEmpty();returns[top--];}2023/2/536燕京理工學院intmain(){Stacks;try{s.push(1);s.push(2);s.push(3);s.push(4); //將產(chǎn)生棧滿異常

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

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

cout<<"s[2]="<<s.pop()<<endl;//cout<<"s[3]="<<s.pop()<<endl;//將產(chǎn)生棧空異常}catch(Full){cout<<"Exception:StackFull!"<<endl;}catch(Empty){cout<<"Exception:StackEmpty!"<<endl;}system("pause")

;return0;}2023/2/537燕京理工學院10.4.2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。在編寫程序時，如果發(fā)生異常，可以拋擲一個異常類對象，在catch語句中，可以輸出這個異常類對象的相關信息。10.4異常與類2023/2/538燕京理工學院10.4.2異常類2．異常對象例10-7修改例10-6的Full異常類，修改后的Full類具有構造函數(shù)和成員函數(shù)getValue，還有一個數(shù)據(jù)成員a。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。10.4異常與類2023/2/539燕京理工學院#include<iostream>usingnamespacestd;constintMAX=3;classFull{public:

Full(int

i):a(i){}

int

getValue(){returna;}private:

inta;};classEmpty{};2023/2/540燕京理工學院classStack{public:

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