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文檔簡介
第10章異常處理
程序設(shè)計不僅應(yīng)考慮程序的正確性,還要考慮程序的容錯能力。在程序設(shè)計期間,要充分考慮程序運行時可能出現(xiàn)的各種異常問題,在出現(xiàn)各種異常情況時,程序應(yīng)有適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?,不輕易出現(xiàn)死機,或退出系統(tǒng),或發(fā)生數(shù)據(jù)丟失等災(zāi)難性后果,提高程序的健壯性。
C++提供了異常處理的機制。本章介紹異常的概念、C++的異常處理機制和方法。學(xué)習(xí)內(nèi)容:1.理解異常的概念、異常處理的思想;2.理解C++中try-throw-catch異常處理機制;3.掌握異常處理方法,學(xué)會處理程序中常見的異常。第10章異常處理第10章異常處理10.1異常的概念和異常處理的基本思想
10.2異常處理機制10.3異常處理實例補充10.1
異常的概念和異常處理的基本思想
程序的錯誤通常包括:1.語法錯誤。指程序的書寫不符合語言的語法規(guī)則,這類錯誤可由編譯程序發(fā)現(xiàn)。2.邏輯錯誤。指程序設(shè)計不當(dāng)造成程序沒有完成預(yù)期的功能,這類錯誤通過測試發(fā)現(xiàn)。3.運行異常。指程序設(shè)計對程序運行環(huán)境考慮不周全而造成的程序在運行中異常終止,如:內(nèi)存空間不足、打開不存在的文件進行讀操作、程序執(zhí)行了除以0的指令等等。10.1
異常的概念和異常處理的基本思想
異常處理的概念:
程序運行中的運行異常是可以預(yù)料但不可避免的。對于運行異常不能簡單地退出整個程序,特別是對大型程序更不能如此處理。因此為了保證程序的健壯性,必須在程序中對運行異常進行預(yù)見性處理。對運行異常進行預(yù)見性處理稱為異常處理。
10.1
異常的概念和異常處理的基本思想
異常處理的基本思想:上述處理機制將正常處理與異常處理交織在一起,程序的易讀性差。而且對于像構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)這類系統(tǒng)自動調(diào)用,又沒有返回值的特殊函數(shù),就沒有辦法利用返回值返回異常。if(b==0)cout<<“Divide0!”<<endl;elsecout<<Div(a,b);floatDiv(floata,floatb){returna/b;}10.1
異常的概念和異常處理的基本思想
異常處理的基本思想:在一個大型軟件中,由于函數(shù)之間有著明確的分工和復(fù)雜的調(diào)用關(guān)系,發(fā)現(xiàn)錯誤的函數(shù)往往不具備處理錯誤的能力。這時它就引發(fā)一個異常,希望由它的調(diào)用者能夠捕獲這個異常并處理這個錯誤。如果調(diào)用者也不能處理這個錯誤,還可以繼續(xù)傳遞給上級調(diào)用者去處理。這種傳播會一直繼續(xù)到異常被處理為止。如果程序始終沒有處理這個異常,最終它會被傳到C++運行系統(tǒng)那里。運行系統(tǒng)捕獲異常后通常只是簡單地終止這個程序。
異常傳播方向
C++的異常處理機制使得異常的引發(fā)和處理不必在同一函數(shù)中,這樣底層的函數(shù)可以著重解決應(yīng)用問題,而不必過多地考慮對異常的處理。上層調(diào)用者則在適當(dāng)?shù)奈恢冒才艑Σ煌愋彤惓5奶幚怼?0.1
異常的概念和異常處理的基本思想10.2異常處理機制
C++提供了一種以結(jié)構(gòu)化的形式來描述異常處理過程的機制。該異常處理機制能夠把程序的正常處理和異常處理邏輯分開表示,使得程序的異常處理結(jié)構(gòu)清晰。通過異常集中處理的方法,解決異常處理問題。10.2異常處理機制
10.2.1異常處理的語法10.2.2異常處理接口聲明10.2.3異常處理處理的嵌套10.2.4異常的重新拋出10.2.1異常處理的語法
異常處理機制的主要思想是:程序在結(jié)構(gòu)上分為兩個區(qū)域:異常拋出區(qū):把可能造成異常的操作放在異常拋出區(qū)的try語句塊中,如果try語句塊中的某個操作在執(zhí)行中產(chǎn)生了異常,則通過執(zhí)行一個throw語句拋出一個異常對象。異常處理區(qū):拋出的對象將由異常處理區(qū)的catch語句來捕獲并處理。10.2.1異常處理的語法C++異常處理由try…throw…catch組成try語句塊語法如下:try{復(fù)合語句}throw()函數(shù)語法格式如下:throw(異常類型表達式);catch語句格式如下:catch(異常類型聲明){
復(fù)合語句}…catch(異常類型聲明){
復(fù)合語句}一定要有”{}”10.2.1異常處理的語法其中:
1.異常類型可以是基本數(shù)據(jù)類型、構(gòu)造數(shù)據(jù)類型、還可以是類類型,類型名后可以帶變量(對象)名,這樣就像函數(shù)的參數(shù)傳遞一樣,可以將異常類型表達式的值傳入。
2.異常類型還可以寫…,表示可以捕獲任意類型的異常,因此通常將catch(…)寫在最后。
3.try和catch子句為復(fù)合語句,因此如果try和catch子句中只有一條語句,也必須用”{}”括起來。10.2.1異常處理的語法1.程序執(zhí)行到try異常拋出區(qū),執(zhí)行try中的保護段代碼。
2.如果執(zhí)行保護段代碼沒有發(fā)生異常,就不執(zhí)行throw()語句,控制跳過其后異常處理區(qū)catch語句塊,執(zhí)行后續(xù)語句。異常處理的執(zhí)行過程如下:10.2.1異常處理的語法3.如果在執(zhí)行try保護段(包括直接或間接調(diào)用)期間引發(fā)異常,則通過throw創(chuàng)建一個異常對象,并拋出異常,進入異常處理區(qū)。程序按catch出現(xiàn)的順序依次進行異常類型匹配。如果找到類型匹配的catch,則該catch處理程序被執(zhí)行。執(zhí)行結(jié)束,程序轉(zhuǎn)移到異常處理區(qū)的后續(xù)語句執(zhí)行。如果沒有找到類型匹配的catch,則繼續(xù)檢查外層的try塊。一直到最外層的封閉的try塊被檢查完。
4.如果逐層始終沒有找到匹配的處理程序,則自動運行系統(tǒng)terminate函數(shù)終止程序運行。注意:如果catch子句異常類型是基類,則該catch子句匹配該基類的所有派生類。因此如果要分別捕獲基類和派生類類型異常,應(yīng)該捕獲派生類的catch子句列在前,捕獲基類的catch子句列在后。10.2.1異常處理的語法[例10-1]處理除零異常。異常處理區(qū)中的各catch處理程序的順序安排很重要。如果將上例的異常處理程序安排成下面形式,則catch(int)始終不被檢查。catch(…){…//處理所有的異常}catch(int){ cout<<"exceptofdevidingzero.\n";}處理所有異常處理int異常10.2.2異常接口聲明
可以在函數(shù)的聲明中列出函數(shù)可能拋出的所有異常類型,稱為異常接口聲明。語法形式如下:
函數(shù)類型函數(shù)名(形參表)[throw([異常類型表])];其中:
1.“異常類型表”中列出函數(shù)可以拋出的各種異常類型名。
2.當(dāng)函數(shù)聲明中沒有throw關(guān)鍵詞,表明函數(shù)可以拋出任何異常;
3.當(dāng)函數(shù)聲明中有throw關(guān)鍵詞,但沒有“異常類型表”時,表明函數(shù)不拋出任何異常;[例10-2]帶有異常接口聲明的函數(shù)。
10.2.3嵌套的異常處理
在一個帶異常處理的函數(shù)中調(diào)用另一個函數(shù),而在另一個函數(shù)中產(chǎn)生異常。這樣通過函數(shù)嵌套調(diào)用便形成了嵌套的異常處理。在這種情況下,嵌套的已成處理如右圖所示[例10-3]帶嵌套異常處理的一元二次方程求解。10.2.4異常的重新拋出
當(dāng)catch語句捕獲一個異常后,會出現(xiàn)兩種情況:
1.可能不能處理,或不能完全處理異常。
2.完成某些操作后,該異常還須由上一級函數(shù)來處理。這時catch子句可以重新拋出(rethrow)該異常,把異常傳遞給函數(shù)調(diào)用鏈中更上級的另一個catch子句,由它進行進一步處理。10.2.4異常的重新拋出
重新拋出異常的語句是:
throw;
如例10-3中,resolution函數(shù)的B行,就是將異常再次拋出。注意:在使用throw重新拋出時,必須之前曾經(jīng)拋出過異常,否則會出錯。另外重新拋出的throw只能是在catch語句或者是catch調(diào)用的函數(shù)中。10.3
異常處理實例
—數(shù)組下標(biāo)越界異常處理
C++標(biāo)準(zhǔn)庫提供了一個異?;恊xception。exception基類提供了what()虛函數(shù),用戶可以使用C++標(biāo)準(zhǔn)庫中的異常類處理程序中的異常。也可以派生新類,重定義what()函數(shù),以發(fā)出相應(yīng)的異常信息。異常類層次中有一個out_of_range邏輯異常,專門用來處理數(shù)組下標(biāo)越界。通過這個異常類能夠很好地解決數(shù)組下標(biāo)越界問題。[例10-4]標(biāo)準(zhǔn)庫異常類處理數(shù)組下標(biāo)越界異常。第10章異常處理謝謝補充:異常處理中的構(gòu)造與析構(gòu)
C++異常處理的真正能力,在于它具有為異常拋擲前構(gòu)造的所有局部對象自動調(diào)用析構(gòu)函數(shù)的能力。在程序中,找到一個匹配的catch異常處理后,如果catch子句的異常類型聲明是一個引用,則其初始化方式是使該引用指向異常對象。當(dāng)catch子句的異常類型聲明參數(shù)被初始化后,棧的展開過程便開始了。這包括將從對應(yīng)的try塊開始到異常被拋擲處之間構(gòu)造的(且尚未析構(gòu))的所有自動對象進行析構(gòu)。析構(gòu)的順序與構(gòu)造的順序相反,然后程序從最后一個catch處理之后開始恢復(fù)運行。
C++標(biāo)準(zhǔn)庫提供了一個異常類層次結(jié)構(gòu),用來報告C++標(biāo)準(zhǔn)庫中的函數(shù)執(zhí)行期間遇到的程序不正常情況。這些異常類也可以被用在用戶編寫的程序中,或被進一步派生來描述程序中的異常。
C++標(biāo)準(zhǔn)庫中的異常類層次以exception作為基類。該基類提供了what()虛函數(shù),在每個派生類中重定義,發(fā)出相應(yīng)的異常信息。補充:C++標(biāo)準(zhǔn)庫的異常處理
補充:C++標(biāo)準(zhǔn)庫的異常處理
exception類的接口如下:namespacestd{//注意在名字空間域std中
classexception{public:exception()throw();//默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)
exception(constexception&)throw();//復(fù)制構(gòu)造函數(shù)
exception&operator=(constexception&)throw();
//復(fù)制賦值操作符
virtual~exception()throw();//析構(gòu)函數(shù)
virtualconstchar*what()constthrow();
//返回一個C風(fēng)格的字符串,目的是為拋出的異常提供文本描述
};}C++標(biāo)準(zhǔn)庫異常類定義在四個頭文件中:
1)<exception>頭文件中定義了異常類exception;
2)<stdexcept>頭文件中定義了幾種常見的異常類。
3)<new>頭文件中定義了bad-alloc異常類。當(dāng)new無法分配內(nèi)存時將拋出該異常類對象。
4)<type_info>頭文件中定義了bad_cast異常類。當(dāng)dynamic_cast失敗時將拋出該異常類對象。標(biāo)準(zhǔn)異常類之間的關(guān)系:exception派生出runtime_error類、logic_error類、bad_cast類和bad_alloc類。由runtime_error派生出range_error、overflow_error、underflow_error;由logic_error派生出domain_error、invalid_argument、length_error、out_of_range。
補充:C++標(biāo)準(zhǔn)庫的異常處理
補充:
C++標(biāo)準(zhǔn)庫的異常處理C++標(biāo)準(zhǔn)庫提供的邏輯異常:invalid_argument異常,接收到一個無效的實參,拋出該異常。out_of_range異常,使用一個超出有效范圍的值,則拋出。length_error異常,報告試圖生成一個超出該類型最大長度的對象。domain_error異常,用以報告域錯誤。以上四個異常是由logic_error類派生的。C++標(biāo)準(zhǔn)庫提供的運行異常:range_error異常,報告內(nèi)部計算中的范圍錯誤。overflow_error異常,報告計算上溢錯誤。underflow_error異常,報告計算下溢錯誤。以上三個異常是由runtime_error類派生的。第10章異常處理謝謝![例10-1]處理除零異常。#include<iostream>usingnamespacestd;intDiv(intx,inty);intmain(){ try { cout<<"5/2="<<Div(5,2)<<endl; cout<<"8/0="<<Div(8,0)<<endl; cout<<"7/1="<<Div(7,1)<<endl; } catch(int){ cout<<"exceptofdevidingzero.\n"; } cout<<"thatisok.\n"; return0;}intDiv(intx,inty){ if(y==0) throwy; returnx/y;}程序運行結(jié)果:5/2=2exceptofdevidingzero.thatisok.[例10-2]帶有異常接口聲明的函數(shù)。#include<iostream>usingnamespacestd;voidfun(intx)throw(int,char,double);//fun()函數(shù)可以拋出三種異常類型voidfun(intx)throw(int,char,double){ if(x==0)throwx; if(x==1)throw'a'; if(x==2)throw(double)x;}intmain(){ try{ for(inti=1;i<4;i++) fun(i); } catch(int){ cout<<"catchint\n"; } catch(char){ cout<<"catchchar\n"; } catch(double){ cout<<"catchdouble\n"; } return0;}程序運行結(jié)果:catchchar[例10-3]帶嵌套異常處理的一元二次方程求解。一元二次方程求解公式為:當(dāng)a=0,b≠0,x=-c/b(10-1)x= (10-2)因此在求解過程中可能出現(xiàn)兩種異常:表達式(10-1)和(10-2)中除數(shù)為0以及表達式(10-2)中b2-4ac<0。#include<iostream>#include<cmath>usingnamespacestd;structResult{ doublex1,x2;};Resultresolution(doublea,doubleb,doublec)throw(double);doublequotient(doublea,doubleb)throw(char*);intmain(){ doublea,b,c; Resultroot; cout<<"Inputa,b,c"; cin>>a>>b>>c; try{ root=resolution(a,b,c); cout<<"x1="<<root.x1<<",\tx2="<<root.x2<<endl; } catch(double){ cerr<<"Sqrtnegativateexception"<<endl; } catch(...){ cerr<<"Unexceptedorrethrowexception"<<endl; } return0;}Resultresolution(doublea,doubleb,doublec)throw(double){ Resulttempr; try{ if(a==0&&b!=0){ tempr.x1=tempr.x2=quotient(-c,b); returntempr; } if(b*b<4*a*c)throw(b); tempr.x1=quotient(-b+sqrt(b*b-4*a*c),2*a); tempr.x2=quotient(-b-sqrt(b*b-4*a*c),2*a); returntempr; } catch(char*Errs){ cerr<<Errs<<endl; //exit(0); //A //throw; //B }}doublequotient(doublea,doubleb)throw(char*){ if(b==0)throw("Divide0"); elsereturna/b;}程序運行結(jié)果:Inputa,b,c123SqrtnegativateexceptionInputa,b,c003Divide0x1=-6.98351e-251,x2=2.87248e-313[例10-4]標(biāo)準(zhǔn)庫異常類處理數(shù)組下標(biāo)越界異常#include<iostream>#include<string>#include<iomanip>#include<stdexcept>usingnamespacestd;constintDefaultArraySize=10;template<typenameelemType>classArray{public: explicit
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