C++程序设计十异常.docVIP

C++程序设计 第15章 异常 程序中经常要检查处理各种错误情形，如果用传统的流程控制语句来处理，很容易使程序逻辑混乱。异常(exception)就是一种专门用于检测错误并处理的一种机制，使程序保持逻辑清晰，并改进程序的可靠性。C++语言提供了基本的异常处理机制。本章主要介绍异常的概念、语句、异常类型架构及应用。 可靠的编程应尽可能地、及时地检测到各种异常情形，尽可能在本地处理。尽管有时自己不能处理，也应该向调用方提供详细的出错信息，使调用方能得到充分信息，从而采取合适方式来处理异常。 15.1 异常的概念 异常是什么概念？异常就是在程序运行中发生的难以预料的、不正常的事件而导致偏离正常流程的现象。例如： 访问数组元素的下标越界，在越界时又写入了数据； 用new动态申请内存而返回空指针(可能是因内存不足)； 算术运算上溢出或下溢出； 整数除法中除数为0； 调用函数时提供了无效实参，如指针实参为空指针(如用空指针来调用strlen函数)； 通过挂空指针或挂空引用来访问对象； 输入整数或浮点数失败； I/O错误，等等。 上面列出的情形之一如果发生，就可能导致运行错误而终止程序。 发生异常将导致正常流程不能进行，就需要对异常进行处理。那么异常处理是什么概念？异常处理(exception handling)就是在运行时刻对异常进行检测、捕获、提示、传递等过程。如果采用传统的if-else语句来检测处理所有可能发生的异常，很容易导致程序流程混乱，分不清正常流程与异常处理，而且在处理一个异常时往往又引入了新的异常。 假设要设计一个函数，从一个文本文件中读取数据得到一个float矩阵。该文件应存放一个m*n的float矩阵，头两个整数说明其行数m和列数n。你要把它读入并创建一个矩阵对象，以备下一步计算。如果你认为文本文件不会有错，完全按正常编程，不超过10条语句就能完成。如果这个文本文件是别人提供的，而且你的函数将提供给其它人使用，那么你在每一步都要考虑可能出现的错误，此时就可能需要30条语句来处理。例如，可能的出错情形如下： 打开文件出错，文件名可能有误； 读取行数m或者列数n可能出错； 读取每个元素时都可能出错； 矩阵数据可能不完整，也会出错。 如果你用传统方式来判断处理以上这些问题，就会发现正常的流程被淹没在多种异常判断处理之中。此时就需要有一种统一的机制能将正常流程与异常处理分开描述，而保持程序逻辑清晰可读，同时各种异常情形能被集中处理。 C++提供了引发异常语句throw和捕获处理异常语句try-catch。它们构成了一种特殊的流程控制。 用throw引发的每个异常都可以描述为一个对象或一个值。在程序中，每一种异常都可以描述为一种类型，可能是自定义的类，也可能是简单的整数或字符串。在比较完善的编程中，经常用不同的类来描述不同的异常，建立一个异常类型的继承结构，以方便对异常类型的管理和重用。 一个函数中当检测到某种异常发生，但自己往往不知道应该如何处理，此时就应该通知调用方知道发生了什么异常。处理异常的一般方式是：在一个函数中发现一个错误但不能处理，就用throw语句引发一个异常，希望它的（直接或间接）调用方能够捕获并处理这个异常。函数的调用方如果能解决该异常，就可使用try-catch语句来捕获并处理这种异常。如果调用方不能捕获处理该异常，异常就被传递到它自己的调用方，最后到达main函数。 异常的发生、传递与处理的过程与函数调用堆栈相关。如图15.1所示。main函数中调用f函数，f函数再调用g函数。如果g函数执行return就正常返回到f。如果f执行到return就正常返回到main。这是正常流程。 如果g函数在运行时因检测到某种错误而用throw语句引发一个异常，而自己也没有捕获处理，此时该异常就被传递到f的调用方g函数，而且g函数执行终止(注意，不是返回)。对于f来说就是g函数调用发生异常。此时如果f函数没有捕获该异常，那么异常又被传递到它的调用方main函数，此时f函数执行终止。同理，此时如果main也没有捕获该异常，那么程序就必须终止。此时系统可能会跳出一个对话框告知你发生了运行错误。 在发生异常、传递异常的过程中，如果有一个函数用try-catch捕获了该异常，就不会导致程序终止。在运行时刻，一个异常只能被捕获一次。假设f函数捕获了这个异常，那么对于它的调用方main函数来说，就等于没有发生异常。 异常编程的目的是改善程序的可靠性。在大型复杂程序中，完全不发生异常几乎不可能，用传统的if-else语句来检查所有可能的异常情形，也有很大困难。编程正确性总是依赖某些假设成立为前提，异常编程就是要分析识别这些假设不成立的情形，采用面向对象编程技术，建立各种异常类型并形成继承性架构，以处理程序中可能发生的各类异常。 15.2