課件-第12章異常處理

C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)第12章異常處理

程序設(shè)計(jì)的要求之一就是程序的健壯性。希望程序在運(yùn)行時(shí)能夠不出或者少出問(wèn)題。但是，在程序的實(shí)際運(yùn)行時(shí)，總會(huì)有一些因素會(huì)導(dǎo)致程序不能正常運(yùn)行。異常處理（ExceptionHandling）就是要提出或者是研究一種機(jī)制，能夠較好的處理程序不能正常運(yùn)行的問(wèn)題。第十二章異常處理1異常和異常處理2C++異常處理機(jī)制3用類的對(duì)象傳遞異常4異常處理中的退棧和對(duì)象析構(gòu)1異常和異常處理

1.1

異常及其特點(diǎn)

異常（Exceptions）是程序在運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的會(huì)導(dǎo)致程序運(yùn)行終止的錯(cuò)誤。編譯系統(tǒng)檢查出來(lái)的語(yǔ)法錯(cuò)誤，導(dǎo)致程序運(yùn)行結(jié)果不正確的邏輯錯(cuò)誤，都不屬于異常的范圍。異常是一個(gè)可以正確運(yùn)行的程序在運(yùn)行中可能發(fā)生的錯(cuò)誤。1.1

異常及其特點(diǎn)常見的異常，如：系統(tǒng)資源不足。如內(nèi)存不足，不可以動(dòng)態(tài)申請(qǐng)內(nèi)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(cuò)誤導(dǎo)致運(yùn)算關(guān)系不正確。如出現(xiàn)分母為0，數(shù)學(xué)運(yùn)算溢出，數(shù)組越界，參數(shù)類型不能轉(zhuǎn)換，等。1.1

異常及其特點(diǎn)異常有以下的一些特點(diǎn)：偶然性。程序運(yùn)行中，異常并不總是會(huì)發(fā)生的。可預(yù)見性。異常的存在和出現(xiàn)是可以預(yù)見的。嚴(yán)重性。一旦異常發(fā)生，程序可能終止，或者運(yùn)行的結(jié)果不可預(yù)知。1.2異常處理方法及舉例對(duì)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?qū)嶋H上就是不處理異常的。發(fā)布相應(yīng)的錯(cuò)誤信息，然后，終止程序的運(yùn)行。在C語(yǔ)言的程序中，往往就是這樣處理的。適當(dāng)?shù)奶幚懋惓?，一般?yīng)該使程序可以繼續(xù)運(yùn)行。1.2異常處理方法及舉例一般來(lái)說(shuō)，異常處理（ExceptionHandling）就是在程序運(yùn)行時(shí)對(duì)異常進(jìn)行檢測(cè)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(jìn)行異常處理的機(jī)制。

例1程序?qū)⑦B續(xù)地輸入兩個(gè)實(shí)數(shù)，通過(guò)調(diào)用函數(shù)，返回這兩個(gè)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(cè)分母是不是為0 {

cout<<"除數(shù)不可以等于0!"<<endl; abort(); //調(diào)用abort函數(shù)終止運(yùn)行 }

returna/b;}

voidmain(){doublex,y,z;cout<<"輸入兩個(gè)實(shí)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(jié)束>:"; }

cout<<"Bye!\n";}

如果出現(xiàn)分母為0的情況，運(yùn)行將出現(xiàn)以下結(jié)果：1.2異常處理方法及舉例這個(gè)程序中，對(duì)于除數(shù)為0的處理有這樣的特點(diǎn)：異常的檢測(cè)和處理都是在一個(gè)程序模塊（divide函數(shù)）中進(jìn)行的；調(diào)用函數(shù)abort終止程序的運(yùn)行。2C++異常處理機(jī)制

2C++異常處理機(jī)制

C++處理異常有兩個(gè)基本的做法：異常的檢測(cè)和處理是在不同的代碼段中進(jìn)行的。一般的說(shuō)法是在“try”部分檢測(cè)異常，“catch”部分處理異常。由于異常的檢測(cè)和處理不是在同一個(gè)代碼段中進(jìn)行的，在檢測(cè)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(jī)制，在C++中是通過(guò)“對(duì)象”來(lái)傳遞異常的。這種對(duì)象可以是一種簡(jiǎn)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(duì)象。2C++異常處理機(jī)制

C++異常處理的語(yǔ)法可以表述如下：

try {受保護(hù)語(yǔ)句;

throw異常;

其他語(yǔ)句; }

catch(異常類型) {異常處理語(yǔ)句; }檢測(cè)和拋擲異常撲獲和處理異常try模塊2C++異常處理機(jī)制

在C++術(shù)語(yǔ)中，異常（Exception）是作為專用名詞出現(xiàn)的。就是將異常檢測(cè)程序所拋擲的“帶有異常信息的對(duì)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(fù)合語(yǔ)句中，可以調(diào)用其他函數(shù)，在所調(diào)用的函數(shù)中檢測(cè)和拋擲異常，而不是在try復(fù)合語(yǔ)句中直接拋擲異常。這個(gè)所調(diào)用的函數(shù)，仍然是屬于這個(gè)try模塊的，所以這個(gè)模塊中的catch部分，仍然可以捕獲它所拋擲的異常并進(jìn)行處理。

例2用C++的異常處理機(jī)制，重新處理例1。

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

returna/b;}

voidmain(){doublex,y,z;cout<<"輸入兩個(gè)實(shí)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(duì)新的實(shí)數(shù)：";

continue; } //endofhandlercout<<"x除以

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

cout<<"程序結(jié)束，再見!\n";}

2C++異常處理機(jī)制閱讀這個(gè)程序，可以注意以下幾點(diǎn)：在try的復(fù)合語(yǔ)句中，調(diào)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(yǔ)句塊中運(yùn)行；divide函數(shù)檢測(cè)到異常后，拋擲出一個(gè)字符串作為異常對(duì)象，異常的類型就是字符串類型；catch程序塊指定的異常對(duì)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(guò)continue語(yǔ)句，跳過(guò)本次循環(huán)，也不輸出結(jié)果，直接進(jìn)入下一次循環(huán)，要求用戶再輸入一對(duì)實(shí)數(shù)。2C++異常處理機(jī)制例2的執(zhí)行過(guò)程可以簡(jiǎn)要的表示如下：

2C++異常處理機(jī)制另外，在編寫帶有異常處理的程序時(shí)，還要注意：

try語(yǔ)句塊和catch語(yǔ)句塊是一個(gè)整體，兩者之間不能有其他的語(yǔ)句；

一個(gè)try語(yǔ)句塊后面可以有多個(gè)catch語(yǔ)句，但是，不可以幾個(gè)try語(yǔ)句塊后面用一個(gè)catch語(yǔ)句。

3用類的對(duì)象傳遞異常

3用類的對(duì)象傳遞異常throw語(yǔ)句所傳遞的異常，可以是各種類型的：整型、實(shí)型、字符型、指針，等等。也可以用類對(duì)象來(lái)傳遞異常。對(duì)象就是既有數(shù)據(jù)屬性，也有行為屬性。使用對(duì)象來(lái)傳遞異常，就是既可以傳遞和異常有關(guān)的數(shù)據(jù)屬性，也可以傳遞和處理異常有關(guān)的行為或者方法。專門用來(lái)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(duì)象傳遞異常

我們用棧類模板來(lái)作為例子，類模板中兩個(gè)主要的函數(shù)push和pop的定義中，都安排了錯(cuò)誤檢查的語(yǔ)句，以檢查?？栈蛘邨M的錯(cuò)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(cè)到這種錯(cuò)誤，但是，也不可能正常的返回，于是只好通過(guò)exit函數(shù)調(diào)用結(jié)束程序的執(zhí)行。3.1用戶自定義類的對(duì)象傳遞異?，F(xiàn)在，我們用C++異常處理的機(jī)制，改寫這個(gè)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(shí)，程序也可以繼續(xù)運(yùn)行，使得程序有更好的健壯性?？梢远x兩個(gè)異常類：一個(gè)是“?？债惓！鳖悾硪粋€(gè)是“棧滿異?！鳖悺Ｔ趖ry塊中，如果檢測(cè)到“?？债惓！保蛅hrow一個(gè)“StackEmptyException”類的對(duì)象。如果檢測(cè)到“棧滿異常”，就throw一個(gè)“StackOverflowException”類的對(duì)象。3.1用戶自定義類的對(duì)象傳遞異常例3通過(guò)對(duì)象傳遞異常。用C++異常處理機(jī)制來(lái)處理?xiàng)２僮髦械摹皸？债惓！焙汀皸M異?！?。定義兩個(gè)相應(yīng)的異常類。通過(guò)異常類對(duì)象來(lái)傳遞檢測(cè)到的異常，并且對(duì)異常進(jìn)行處理。要求在?？盏臅r(shí)候用pop函數(shù)出棧失敗時(shí)，程序的運(yùn)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：棧空不能出棧。"<<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(duì)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(gè)對(duì)象異常}

voidmain() //帶有異常處理的類模板測(cè)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(jié)果是：0異常：?？詹荒艹鰲?。3異常：?？詹荒艹鰲?。6異常：棧空不能出棧。Bye3.1用戶自定義類的對(duì)象傳遞異常這個(gè)例子和例2有一些明顯不同的地方：

通過(guò)對(duì)象傳遞參數(shù)。具體來(lái)說(shuō)，是在throw語(yǔ)句中直接調(diào)用異常類的構(gòu)造函數(shù)，生成一個(gè)無(wú)名對(duì)象（如：throwStackEmptyException();），來(lái)傳遞異常的。

在catch語(yǔ)句中規(guī)定的異常類型則是異常類對(duì)象的引用。當(dāng)然，也可以直接用異常類對(duì)象作為異常。

3.1用戶自定義類的對(duì)象傳遞異常通過(guò)異常類對(duì)象的引用，直接調(diào)用異常類的成員函數(shù)getMessage，來(lái)處理異常。

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

運(yùn)行結(jié)果表明，10次循環(huán)都已經(jīng)完成。沒有出現(xiàn)因?yàn)榭諚r(shí)不能出棧而退出運(yùn)行的情況。

3.2用exception類對(duì)象傳遞異常C++提供了一個(gè)專門用于傳遞異常的類：exception類。可以通過(guò)exception類的對(duì)象來(lái)傳遞異常。

classexception{public:exception(); //默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)

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

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

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

帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。參數(shù)是字符串，一般就是檢測(cè)到異常后要顯示的異常信息。what()函數(shù)。返回值就是構(gòu)造exception類對(duì)象時(shí)所輸入的字符串?？梢灾苯佑貌迦脒\(yùn)算符“<<”在顯示器上顯示。3.2用exception類對(duì)象傳遞異常如果捕獲到exception類對(duì)象后，只要顯示關(guān)于異常的信息，則可以直接使用exception類。如果除了錯(cuò)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(gè)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(duì)象傳遞異常例4定義一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)組類。在數(shù)組類中重載“[]”運(yùn)算符，目的是對(duì)于數(shù)組元素的下標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。如果發(fā)現(xiàn)數(shù)組元素下標(biāo)越界，就拋擲一個(gè)對(duì)象來(lái)傳遞異常。并且要求處理異常時(shí)可以顯示越界的下標(biāo)值。3.2用exception類對(duì)象傳遞異常我們使用exception類的對(duì)象來(lái)傳遞對(duì)象。但是，直接使用exception類對(duì)象還是不能滿足例題的要求。因?yàn)椴荒軅鬟f越界的下標(biāo)值。為此，可以定義一個(gè)exception類的派生類ArrayOverflow。其中包含一個(gè)數(shù)據(jù)成員k。在構(gòu)造ArrayOverflow類對(duì)象時(shí)，用越界的下標(biāo)值初始化這個(gè)數(shù)據(jù)k。在catch塊中捕獲到這個(gè)對(duì)象后，可以設(shè)法顯示對(duì)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(biāo)"<<k<<"越界\n"; returnexception::what(); }private:intk;}; //派生類ArrayOverfow定義結(jié)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(gòu)造函數(shù)~MyArray(){delete[]p;}intsize(){returnsz;}int&operator[](inti); //重載[]運(yùn)算符的原型};int&MyArray::operator[](inti) //重載[]運(yùn)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(jié)束}

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

4異常處理中的退棧和對(duì)象析構(gòu)

在函數(shù)調(diào)用時(shí)，函數(shù)中定義的自動(dòng)變量將在堆棧中存放。結(jié)束函數(shù)調(diào)用時(shí)，這些自動(dòng)變量就會(huì)從堆棧中彈出，不再占用堆棧的空間，這個(gè)過(guò)程有時(shí)被稱為“退?！保⊿tackunwinding）。其他的結(jié)束動(dòng)作還包括調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，釋放函數(shù)中定義的對(duì)象。4異常處理中的退棧和對(duì)象析構(gòu)但是，如果函數(shù)執(zhí)行時(shí)出現(xiàn)異常，并且只是采用簡(jiǎn)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(huì)突然中斷，結(jié)束函數(shù)調(diào)用時(shí)必須完成的退棧和對(duì)象釋放的操作也不會(huì)進(jìn)行。這樣的結(jié)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(diào)用}voidfunction1(intm){ForTestA11;function2(m); //第二次調(diào)用}voidmain(){function1(0); //第一次調(diào)用} 4異常處理中的退棧和對(duì)象析構(gòu)程序運(yùn)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(duì)象。如果函數(shù)可以正常退出，這些對(duì)象將被釋放。但是，程序運(yùn)行后只顯示了異常信息。沒有析構(gòu)函數(shù)被調(diào)用的跡象。說(shuō)明所創(chuàng)建的對(duì)象沒有被釋放。如果采用C++的異常處理機(jī)制來(lái)進(jìn)行處理。情況就會(huì)完全不同。4異常處理中的退棧和對(duì)象析構(gòu)如果在function3中用throw語(yǔ)句來(lái)拋擲異常，就會(huì)開始function3的退棧。

然后，返回到函數(shù)function2開始function2的退棧，，并且調(diào)用ForTest類析構(gòu)函數(shù)，釋放對(duì)象A12。

接著，返回到函