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文檔簡介

C++語言程序設計第12章異常處理

程序設計的要求之一就是程序的健壯性。希望程序在運行時能夠不出或者少出問題。但是,在程序的實際運行時,總會有一些因素會導致程序不能正常運行。異常處理(ExceptionHandling)就是要提出或者是研究一種機制,能夠較好的處理程序不能正常運行的問題。第十二章異常處理1異常和異常處理2C++異常處理機制3用類的對象傳遞異常4異常處理中的退棧和對象析構1異常和異常處理

1.1

異常及其特點

異常(Exceptions)是程序在運行時可能出現(xiàn)的會導致程序運行終止的錯誤。編譯系統(tǒng)檢查出來的語法錯誤,導致程序運行結果不正確的邏輯錯誤,都不屬于異常的范圍。異常是一個可以正確運行的程序在運行中可能發(fā)生的錯誤。1.1

異常及其特點常見的異常,如:系統(tǒng)資源不足。如內存不足,不可以動態(tài)申請內存空間;磁盤空間不足,不能打開新的輸出文件,等。用戶操作錯誤導致運算關系不正確。如出現(xiàn)分母為0,數(shù)學運算溢出,數(shù)組越界,參數(shù)類型不能轉換,等。1.1

異常及其特點異常有以下的一些特點:偶然性。程序運行中,異常并不總是會發(fā)生的??深A見性。異常的存在和出現(xiàn)是可以預見的。嚴重性。一旦異常發(fā)生,程序可能終止,或者運行的結果不可預知。1.2異常處理方法及舉例對于程序中的異常,通常有三種處理的方法:不作處理。很多程序實際上就是不處理異常的。發(fā)布相應的錯誤信息,然后,終止程序的運行。在C語言的程序中,往往就是這樣處理的。適當?shù)奶幚懋惓#话銘撌钩绦蚩梢岳^續(xù)運行。1.2異常處理方法及舉例一般來說,異常處理(ExceptionHandling)就是在程序運行時對異常進行檢測和控制。而在C++中,異常處理(EH)就是用C++提供的try-throw-catch的模式進行異常處理的機制。

例1程序將連續(xù)地輸入兩個實數(shù),通過調用函數(shù),返回這兩個數(shù)相除的商。并且要注意除數(shù)不能為0。

//例1用一般的方法處理除法溢出#include<iostream.h>#include<stdlib.h>doubledivide(doublea,doubleb){ if(b==0) //檢測分母是不是為0 {

cout<<"除數(shù)不可以等于0!"<<endl; abort(); //調用abort函數(shù)終止運行 }

returna/b;}

voidmain(){doublex,y,z;cout<<"輸入兩個實數(shù)

x和

y:";while(cin>>x>>y) { z=divide(x,y); cout<<"x除以

y等于"<<z<<"\n"; cout<<"輸入下一組數(shù)<q表示結束>:"; }

cout<<"Bye!\n";}

如果出現(xiàn)分母為0的情況,運行將出現(xiàn)以下結果:1.2異常處理方法及舉例這個程序中,對于除數(shù)為0的處理有這樣的特點:異常的檢測和處理都是在一個程序模塊(divide函數(shù))中進行的;調用函數(shù)abort終止程序的運行。2C++異常處理機制

2C++異常處理機制

C++處理異常有兩個基本的做法:異常的檢測和處理是在不同的代碼段中進行的。一般的說法是在“try”部分檢測異常,“catch”部分處理異常。由于異常的檢測和處理不是在同一個代碼段中進行的,在檢測異常和處理異常的代碼段之間需要有一種傳遞異常信息的機制,在C++中是通過“對象”來傳遞異常的。這種對象可以是一種簡單的數(shù)據(jù)(如整數(shù)),也可以是系統(tǒng)定義或用戶自定義的類的對象。2C++異常處理機制

C++異常處理的語法可以表述如下:

try {受保護語句;

throw異常;

其他語句; }

catch(異常類型) {異常處理語句; }檢測和拋擲異常撲獲和處理異常try模塊2C++異常處理機制

在C++術語中,異常(Exception)是作為專用名詞出現(xiàn)的。就是將異常檢測程序所拋擲的“帶有異常信息的對象”稱為“異?!?。而將捕獲異常的處理程序稱為異常處理程序(ExceptionHandler)。在try復合語句中,可以調用其他函數(shù),在所調用的函數(shù)中檢測和拋擲異常,而不是在try復合語句中直接拋擲異常。這個所調用的函數(shù),仍然是屬于這個try模塊的,所以這個模塊中的catch部分,仍然可以捕獲它所拋擲的異常并進行處理。

例2用C++的異常處理機制,重新處理例1。

//例2用C++的異常處理機制,處理除法溢出#include<iostream.h>#include<stdlib.h>doubledivide(doublea,doubleb){ if(b==0) { throw"輸入錯誤:除數(shù)不可以等于0!"; }

returna/b;}

voidmain(){doublex,y,z;cout<<"輸入兩個實數(shù)

x和

y:";while(cin>>x>>y){try {z=divide(x,y); }catch(constchar*s) //startofexceptionhandler { cout<<s<<"\n"; cout<<"輸入一對新的實數(shù):";

continue; } //endofhandlercout<<"x除以

y等于"<<z<<"\n";cout<<"輸入下一組數(shù)<q表示結束>:";}

cout<<"程序結束,再見!\n";}

2C++異常處理機制閱讀這個程序,可以注意以下幾點:在try的復合語句中,調用了函數(shù)divide。因此,盡管divide函數(shù)是在try模塊的外面定義的,它仍然是屬于try模塊:在try語句塊中運行;divide函數(shù)檢測到異常后,拋擲出一個字符串作為異常對象,異常的類型就是字符串類型;catch程序塊指定的異常對象類型是char*,可以捕獲字符串異常。捕獲異常后的處理方式是通過continue語句,跳過本次循環(huán),也不輸出結果,直接進入下一次循環(huán),要求用戶再輸入一對實數(shù)。2C++異常處理機制例2的執(zhí)行過程可以簡要的表示如下:

2C++異常處理機制另外,在編寫帶有異常處理的程序時,還要注意:

try語句塊和catch語句塊是一個整體,兩者之間不能有其他的語句;

一個try語句塊后面可以有多個catch語句,但是,不可以幾個try語句塊后面用一個catch語句。

3用類的對象傳遞異常

3用類的對象傳遞異常throw語句所傳遞的異常,可以是各種類型的:整型、實型、字符型、指針,等等。也可以用類對象來傳遞異常。對象就是既有數(shù)據(jù)屬性,也有行為屬性。使用對象來傳遞異常,就是既可以傳遞和異常有關的數(shù)據(jù)屬性,也可以傳遞和處理異常有關的行為或者方法。專門用來傳遞異常的類稱為異常類。異常類可以是用戶自定義的,也可以是系統(tǒng)提供的exception類。3.1用戶自定義類的對象傳遞異常

我們用棧類模板來作為例子,類模板中兩個主要的函數(shù)push和pop的定義中,都安排了錯誤檢查的語句,以檢查??栈蛘邨M的錯誤。由于pop函數(shù)是有返回值的,在棧空的條件下,是沒有數(shù)據(jù)可以出棧的。盡管pop函數(shù)可以檢測到這種錯誤,但是,也不可能正常的返回,于是只好通過exit函數(shù)調用結束程序的執(zhí)行。3.1用戶自定義類的對象傳遞異?,F(xiàn)在,我們用C++異常處理的機制,改寫這個程序。要求改寫后的程序不僅有更好的可讀性,而且在??詹荒艹鰲r,程序也可以繼續(xù)運行,使得程序有更好的健壯性。可以定義兩個異常類:一個是“??债惓!鳖?,另一個是“棧滿異?!鳖?。在try塊中,如果檢測到“??债惓!?,就throw一個“StackEmptyException”類的對象。如果檢測到“棧滿異?!?,就throw一個“StackOverflowException”類的對象。3.1用戶自定義類的對象傳遞異常例3通過對象傳遞異常。用C++異常處理機制來處理棧操作中的“棧空異常”和“棧滿異?!薄6x兩個相應的異常類。通過異常類對象來傳遞檢測到的異常,并且對異常進行處理。要求在??盏臅r候用pop函數(shù)出棧失敗時,程序的運行也不終止。

//例3:帶有異常處理的棧#include<iostream>usingnamespacestd;classStackOverflowException //棧滿異常類{public:StackOverflowException(){}~StackOverflowException(){}voidgetMessage(){cout<<"異常:棧滿不能入棧。"<<endl;}};classStackEmptyException //??债惓n恵public:StackEmptyException(){}~StackEmptyException(){}voidgetMessage(){cout<<"異常:??詹荒艹鰲?。"<<endl;}};

template<classT,inti> //類模板定義classMyStack{TStackBuffer[i];intsize; inttop;public:MyStack(void):size(i){top=i;};voidpush(constTitem);Tpop(void);};

template<classT,inti> //push成員函數(shù)定義voidMyStack<T,i>::push(constTitem){if(top>0)StackBuffer[--top]=item;elsethrowStackOverflowException(); //拋擲對象異常

return;}

template<classT,inti> //pop成員函數(shù)定義TMyStack<T,i>::pop(void){if(top<i)returnStackBuffer[top++];elsethrowStackEmptyException(); //拋擲另一個對象異常}

voidmain() //帶有異常處理的類模板測試程序{MyStack<int,5>ss;for(inti=0;i<10;i++){try{if(i%3)cout<<ss.pop()<<endl;elsess.push(i);}catch(StackOverflowException&e){e.getMessage();}catch(StackEmptyException&e){e.getMessage();}}cout<<"Bye\n";}程序執(zhí)行的結果是:0異常:棧空不能出棧。3異常:??詹荒艹鰲?。6異常:??詹荒艹鰲!ye3.1用戶自定義類的對象傳遞異常這個例子和例2有一些明顯不同的地方:

通過對象傳遞參數(shù)。具體來說,是在throw語句中直接調用異常類的構造函數(shù),生成一個無名對象(如:throwStackEmptyException();),來傳遞異常的。

在catch語句中規(guī)定的異常類型則是異常類對象的引用。當然,也可以直接用異常類對象作為異常。

3.1用戶自定義類的對象傳遞異常通過異常類對象的引用,直接調用異常類的成員函數(shù)getMessage,來處理異常。

在try語句塊后面直接有兩個catch語句來捕獲異常。也就是說,要處理的異常增加時,catch語句的數(shù)目也要增加。

運行結果表明,10次循環(huán)都已經(jīng)完成。沒有出現(xiàn)因為空棧時不能出棧而退出運行的情況。

3.2用exception類對象傳遞異常C++提供了一個專門用于傳遞異常的類:exception類。可以通過exception類的對象來傳遞異常。

classexception{public:exception(); //默認構造函數(shù)

exception(char*); //字符串作參數(shù)的構造函數(shù)

exception(constexception&);exception&operator=(constexception&);virtual~exception(); //虛析構函數(shù)

virtualchar*what()const; //what()虛函數(shù)private:char*m_what;};3.2用exception類對象傳遞異常其中和傳遞異常最直接有關的函數(shù)有兩個:

帶參數(shù)的構造函數(shù)。參數(shù)是字符串,一般就是檢測到異常后要顯示的異常信息。what()函數(shù)。返回值就是構造exception類對象時所輸入的字符串??梢灾苯佑貌迦脒\算符“<<”在顯示器上顯示。3.2用exception類對象傳遞異常如果捕獲到exception類對象后,只要顯示關于異常的信息,則可以直接使用exception類。如果除了錯誤信息外,還需要顯示其他信息,或者作其他的操作,則可以定義一個exception類的派生類,在派生類中可以定義虛函數(shù)what的重載函數(shù),以便增加新的信息的顯示。3.2用exception類對象傳遞異常例4定義一個簡單的數(shù)組類。在數(shù)組類中重載“[]”運算符,目的是對于數(shù)組元素的下標進行檢測。如果發(fā)現(xiàn)數(shù)組元素下標越界,就拋擲一個對象來傳遞異常。并且要求處理異常時可以顯示越界的下標值。3.2用exception類對象傳遞異常我們使用exception類的對象來傳遞對象。但是,直接使用exception類對象還是不能滿足例題的要求。因為不能傳遞越界的下標值。為此,可以定義一個exception類的派生類ArrayOverflow。其中包含一個數(shù)據(jù)成員k。在構造ArrayOverflow類對象時,用越界的下標值初始化這個數(shù)據(jù)k。在catch塊中捕獲到這個對象后,可以設法顯示對象的k值。

//例4用exception類參與處理異常#include<iostream>#include<exception>usingnamespacestd;classArrayOverflow:publicexception //exception類的派生類{public:ArrayOverflow::ArrayOverflow(inti):exception("數(shù)組越界異常!\n"){k=i;} constchar*what() //重新定義的what()函數(shù) {cout<<"數(shù)組下標"<<k<<"越界\n"; returnexception::what(); }private:intk;}; //派生類ArrayOverfow定義結束

classMyArray //數(shù)組類的定義{int*p; //數(shù)組首地址

intsz; //數(shù)組大小

public:MyArray(ints){p=newint[s];sz=s;} //構造函數(shù)~MyArray(){delete[]p;}intsize(){returnsz;}int&operator[](inti); //重載[]運算符的原型};int&MyArray::operator[](inti) //重載[]運算符{if(i>=0&&i<sz)returnp[i];throwArrayOverflow(i);}

voidf(MyArray&v);voidmain(){MyArrayA(10);f(A);}voidf(MyArray&v){//……for(inti=0;i<3;i++){try{if(i!=1){v[i]=i;cout<<v[i]<<endl;} elsev[v.size()+10]=10; }catch(ArrayOverflow&r){cout<<r.what();}} //for循環(huán)結束}

程序運行后輸出:0數(shù)組下標20越界數(shù)組越界異常!24異常處理中的退棧 和對象析構

4異常處理中的退棧和對象析構

在函數(shù)調用時,函數(shù)中定義的自動變量將在堆棧中存放。結束函數(shù)調用時,這些自動變量就會從堆棧中彈出,不再占用堆棧的空間,這個過程有時被稱為“退?!保⊿tackunwinding)。其他的結束動作還包括調用析構函數(shù),釋放函數(shù)中定義的對象。4異常處理中的退棧和對象析構但是,如果函數(shù)執(zhí)行時出現(xiàn)異常,并且只是采用簡單的顯示異常信息,然后退出(exit)程序的做法,則程序的執(zhí)行就會突然中斷,結束函數(shù)調用時必須完成的退棧和對象釋放的操作也不會進行。這樣的結果是很不希望的。

floatfunction3(intk) //function3中可能有異常{if(k==0){cout<<"function3中發(fā)生異常\n"; //顯示異常信息

exit(1);} //退出執(zhí)行

elsereturn123/k;}voidfunction2(intn) {ForTestA12;function3(n); //第三次調用}voidfunction1(intm){ForTestA11;function2(m); //第二次調用}voidmain(){function1(0); //第一次調用} 4異常處理中的退棧和對象析構程序運行后顯示:

function3中發(fā)生異常在function1和fuction2中分別定義了ForTest類的對象。如果函數(shù)可以正常退出,這些對象將被釋放。但是,程序運行后只顯示了異常信息。沒有析構函數(shù)被調用的跡象。說明所創(chuàng)建的對象沒有被釋放。如果采用C++的異常處理機制來進行處理。情況就會完全不同。4異常處理中的退棧和對象析構如果在function3中用throw語句來拋擲異常,就會開始function3的退棧。

然后,返回到函數(shù)function2開始function2的退棧,,并且調用ForTest類析構函數(shù),釋放對象A12。

接著,返回到函

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