第63课-C语言异常处理

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一、异常处理

1. 异常的概念

• 程序在运行过程中可能产生异常
• 异常（Exception）与Bug的区别
  
  • 异常时程序运行时可预料的执行分支
  • Bug是程序中的错误，是不被预期的运行方式

2. 异常（Exception）和Bug的对比

• 异常
  
  • 运行时产生除0的情况
  • 需要打开的外部文件不存在
  • 数组访问时越界
• Bug
  
  • 使用野指针
  • 堆数组使用结束后未释放
  • 选择排序无法处理长度为0的数组

3. C语言经典处理方式

if…else…

if( ){  //判断是否产生异常
 // 正常情况代码逻辑；
}
else{
  //异常情况代码逻辑；
}

编程实验：除法操作异常处理

#include<iostream>
using namespace std;

double divide(double a,double b,int* valid){
    const double delta = 0.00000000000001;
    double ret = 0 ;//尽可能避免两个浮点数直接进行比较，二者的数值表达很容易不准确
    if((!(-delta < b) && (b < delta))){
        ret = a / b;
        *valid = 1;
    }
    else{
        *valid = 0;
    }
    return ret;
}

int main(int argc,char *argv[]){
    int valid = 0;
    double r = divide(1,0,&valid);
    if(valid){
        cout << "r = " << r << endl;
    }
    else{
        cout << "Divided by zero..." << endl;
    }
    return 0;
} 

打印结果：

Divided by zero...

二、异常处理的方式

缺陷

• divide函数有3个参数，难以理解其用法
• divide函数调用后必须判断valid代表的结果
  
  • 当valid为true时，运算结果正常
  • 当valid为false时，运算结果出现异常

通过setjmp()和longjmp()进行优化

• int setjmp(jmp_buf env)
  
  • 将当前上下文保存在jmp_buf结构体中
• void longjmp(jmp_buf env,int val)
  
  • 从jmp_buf结构体中恢复setjmp()保存的上下文
  • 最终从setjmp函数调用点返回，返回值为val

编程实验：除法操作异常处理优化

#include<iostream>
#include<csetjmp>
using namespace std;

static jmp_buf env;             //声明静态全局变量

double divide(double a,double b){
    const double delta = 0.0000000000000001;
    double ret = 0;
    if(!((-delta < b) && (b < delta))){
        ret = a / b;
    }
    else{
        longjmp(env,1);         //2. 跳转到第20行
    }
    return ret;
}

int main(){
    if( setjmp(env) == 0){      //3.返回值为1,不满足，执行第24行
        double r = divide(1,0); //1.执行到该步时调用函数divide(),发现异常，执行到第14行时返回到20行
        cout << "r = " << r << endl;
    }
    else{                       //4. 由第20行跳转得到
        cout << "Divided by zero..." << endl; 
    }
    return 0;
} 

打印结果：

Divided by zero...

缺陷：

setjmp()和longjmp()的引入：

• 必然涉及到使用全局变量
• 暴力跳转导致代码可读性降低
• 本质还是if…else…异常处理方式

注：C语言中的经典异常处理方式会使得程序中逻辑中混入大量的处理异常的代码。

正常逻辑代码和异常处理代码混合在一起，导致代码迅速膨胀，难以维护。。。

三、总结

• 程序中不可避免地会发生异常
• 异常是在开发阶段就可以预见的运行时问题
• C语言中通过经典的if...else...方式处理异常
• C++中存在更好的异常处理方式