C++异常体系

C语言处理错误的方式
assert()、return、exit()，直接结束程序并返回相应的错误数字，这样程序的容错率较低，处理方式不优雅；
返回错误码。需要程序员自己去查找对应的错误。如系统的很多库的接口函数都是通过把错误码放到errno中，表示错误；
C 标准库中setjmp和longjmp组合。

C++异常

异常是程序在执行期间产生的问题；
C++ 异常是指在程序运行时发生的特殊情况，比如尝试除以零的操作。异常提供了一种转移程序控制权的方式；
C++ 异常处理涉及到三个关键字：try、catch、throw。

throw: 当问题出现时，程序会抛出一个异常。这是通过使用 throw 关键字来完成的。
try: try 块中的代码标识将被激活的特定异常。它后面通常跟着一个或多个 catch 块。
catch: 在您想要处理问题的地方，通过异常处理程序捕获异常。catch 关键字用于捕获异常。

示例代码：

#include<iostream>
using namespace std;

double dev(int a, int b)
{
	if (b == 0)
		throw 1;
	return (double)a / (double)b;
}

int main()
{
	//dev(3, 0);
	try//被保护的代码
	{
		dev(3, 0);
	}
	catch (int)
	{
		cout << "enter error!\n" << endl;
	}

	return 0;
}

异常的抛出和捕获使存在一定的匹配规则，从上面的代码可以看出当抛出1时可以被catch（int）接收，因此第一个匹配规则就是抛出的异常类型必须和相应捕获异常的类型一致才能被捕获。但是也有例外，比如使用基类可以捕获派生类对象

示例代码：

class Exception
{
protected:
	string _errmsg;
	int _id;
	
};
class SqlException : public Exception
{};
class CacheException : public Exception
{};
class HttpServerException : public Exception
{};
int main()
{
	try {
		// 抛出派生类对象异常
	}
	catch (const Exception& e) // 这里捕获父类对象就可以
	{
	}
	catch (...)
	{
		cout << "Unkown Exception" << endl;
	}
	return 0;
}

异常的抛出和匹配规则

异常是通过抛出对象而引发的，该对象的类型决定了应该激活哪个catch的处理代码；
被选中的处理代码是调用链中与该对象类型匹配且离抛出异常位置最近的那一个；
抛出异常对象后，会生成一个异常对象的拷贝，因为抛出的异常对象可能是一个临时对象，所以会生成一个拷贝对象，这个拷贝的临时对象会在被catch以后销毁。（这里的处理类似于函数的传值返回）；
catch(...)可以捕获任意类型的异常，问题是不知道异常错误是什么。

在函数调用链中异常栈展开匹配原则

首先检查throw本身是否在try块内部，如果是再查找匹配的catch语句。如果有匹配的，则调到catch的地方进行处理；
没有匹配的catch则退出当前函数栈，继续在调用函数的栈中进行查找匹配的catch；
如果到达main函数的栈，依旧没有匹配的，则终止程序。上述这个沿着调用链查找匹配的catch子句的过程称为栈展开。所以实际中我们最后都要加一个catch(...)捕获任意类型的异常，否则当有异常没捕获，程序就会直接终止；
找到匹配的catch子句并处理以后，会继续沿着catch子句后面继续执行。

异常的重新抛出
有可能单个的catch不能完全处理一个异常，在进行一些校正处理以后，希望再交给更外层的调用链函数来处理，catch则可以通过重新抛出将异常传递给更上层的函数进行处理。

异常安全

在构造函数抛出异常可能会使对象构造不完整，在析构函数中抛出异常可能会导致资源清理不完全，造成资源泄露；
加锁和解锁之间抛出异常，会导致死锁。这个需要使用智能指针来解决这个问题。

异常规范

异常规格说明的目的是为了让函数使用者知道该函数可能抛出的异常有哪些。可以在函数的后面接throw(类型)，列出这个函数可能抛掷的所有异常类型;
函数的后面接throw()，表示函数不抛异常;
若无异常接口声明，则此函数可以抛掷任何类型的异常.

C++标准库的异常体系

C++ 提供了一系列标准的异常，定义在类中，我们可以在程序中使用这些标准的异常。它们是以父子类层次结
构组织起来的，如下所示：

下表是对上面层次结构中出现的每个异常的说明：

异常	描述
std::exception	该异常是所有标准 C++ 异常的父类。
std::bad_alloc	该异常可以通过 new 抛出。
std::bad_cast	该异常可以通过 dynamic_cast 抛出。
std::bad_exception	这在处理 C++ 程序中无法预期的异常时非常有用。
std::bad_typeid	该异常可以通过 typeid 抛出。
std::logic_error	理论上可以通过读取代码来检测到的异常。
std::domain_error	当使用了一个无效的数学域时，会抛出该异常。
std::invalid_argument	当使用了无效的参数时，会抛出该异常。
std::length_error	当创建了太长的 std::string 时，会抛出该异常。
std::out_of_range	该异常可以通过方法抛出，例如 std::vector 和 std::bitset<>::operator[]()。
std::runtime_error	理论上不可以通过读取代码来检测到的异常。
std::overflow_error	当发生数学上溢时，会抛出该异常。
std::range_error	当尝试存储超出范围的值时，会抛出该异常。
std::underflow_error	当发生数学下溢时，会抛出该异常。

自定义异常

代码示例：

#include<iostream>
#include<exception>
#include<string>
using namespace std;


struct MyException : public exception
{
	const char* what() const throw()
	{
		return "password id diffrent\n";
	}
};

int main()
{
	string pw1, pw2;

	while (cin>>pw1>>pw2)
	{
		try
		{
			if (strcmp(pw1.c_str(), pw2.c_str()) != 0)
				throw MyException();
		}
		catch (MyException err)
		{
			cout << err.what() << "enter again y/n" << endl;
			char c;
			cin >> c;
			if (c != 'y')
				break;
		}
	}
	
}

异常的优点：

异常对象定义好了，相比错误码的方式可以清晰准确的展示出错误的各种信息，甚至可以包含堆栈调用的信息，这样可以帮助更好的定位程序的bug；
返回错误码的传统方式有个很大的问题就是，在函数调用链中，深层的函数返回了错误，那么我们得层层返回错误，最外层才能拿到错误；
很多的第三方库都包含异常，比如boost、gtest、gmock等等常用的库，那么我们使用它们也需要使用异常；
很多测试框架都使用异常，这样能更好的使用单元测试等进行白盒的测试；
部分函数使用异常更好处理，比如构造函数没有返回值，不方便使用错误码方式处理。比如T&operator这样的函数，如果pos越界了只能使用异常或者终止程序处理，没办法通过返回值表示错误。

异常的缺点：

异常使得程序执行流之间跳转复杂化，调试程序较为不便；异常的跳转可能导致内存泄漏、资源泄露、死锁等问题；
异常会有一些性能的开销。当然在现代硬件速度很快的情况下，这个影响基本忽略不计；
C++标准库的异常体系定义得不好，导致大家各自定义各自的异常体系，非常的混乱；
异常尽量规范使用，否则后果不堪设想，随意抛异常，外层捕获的用户苦不堪言。所以异常规范有两点：

抛出异常类型都继承自一个基类；
函数是否抛异常、抛什么异常，都使用 func（）throw();的方式规范化。

C++异常

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