06 | 异常：用还是不用，这是个问题

吴咏炜

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该思维导图由 AI 生成，仅供参考

你好，我是吴咏炜。
到现在为止，我们已经有好多次都提到异常了。今天，我们就来彻底地聊一聊异常。
首先，开宗明义，如果你不知道到底该不该用异常的话，那答案就是该用。如果你需要避免使用异常，原因必须是你有明确的需要避免使用异常的理由。
下面我们就开始说说异常。
没有异常的世界我们先来看看没有异常的世界是什么样子的。最典型的情况就是 C 了。
假设我们要做一些矩阵的操作，定义了下面这个矩阵的数据结构：
typedef struct {
  float* data;
  size_t nrows;
  size_t ncols;
} matrix;
我们至少需要有初始化和清理的代码：
enum matrix_err_code {
  MATRIX_SUCCESS,
  MATRIX_ERR_MEMORY_INSUFFICIENT,
  …
};
int matrix_alloc(matrix* ptr,
                 size_t nrows,
                 size_t ncols)
{
  size_t size =
    nrows * ncols * sizeof(float);
  float* data = malloc(size);
  if (data == NULL) {
    return MATRIX_ERR_MEMORY_INSUFFICIENT;
  }
  ptr->data = data;
  ptr->nrows = nrows;
  ptr->ncols = ncols;
}
void matrix_dealloc(matrix* ptr)
{
  if (ptr->data == NULL) {
    return;
  }
  free(ptr->data);
  ptr->data = NULL;
  ptr->nrows = 0;
  ptr->ncols = 0;
}

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总结

异常处理在C++中是一个备受关注的话题。本文首先介绍了异常处理的优势，指出使用异常能够简化代码结构，使得代码更加简洁和清晰。然后，文章讨论了一些大型项目禁用异常的原因，包括历史原因、性能问题以及对二进制文件大小和性能的追求。接着，文章提到了在特定项目中禁用异常可能是必要的，但对于一般项目来说，使用异常能够提高代码的可读性和可维护性。此外，文章还介绍了C++中异常的一些批评，包括异常违反了C++原则以及异常比较隐蔽的问题。最后，文章总结了使用异常的理由和不使用异常的理由，强调异常是C++中的标准错误处理方式，并提出了一些使用异常的建议。通过对比使用异常和不使用异常的代码示例，以及大型项目禁用异常的原因，全面地介绍了异常处理在软件开发中的重要性和实际应用情况。总的来说，本文深入探讨了C++中异常处理的优势、禁用异常的原因以及使用异常的建议，为读者提供了全面的异常处理知识和实际应用情况，对于C++开发者来说具有很高的参考价值。

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tt
文中下面的一句话： “首先是内存分配。如果 new 出错，按照 C++ 的规则，一般会得到异常 bad_alloc，对象的构造也就失败了。这种情况下，在 catch 捕捉到这个异常之前，所有的栈上对象会全部被析构，资源全部被自动清理。” 谈的是new在分配内存时的错误，是堆上内存的错误，但自动被析构的却是栈上的对象。一开始我想是不是笔误了，但仔细想想，堆上的东西都是由栈上的变量所引用的，栈上对象析构的过程，堆上相应的资源自然就被释放了。而且被释放的对象的范围还被栈帧限定了。
作者回复: 对，这就是 RAII，非常重要。学习速度飞快啊。👍
2019-12-09
5
37
亮
看到老师说了部分开源的异常优秀的C++开源项目，老师能否推荐些现在流行的，能逐步深入的网络编程方面的C++开源项目看呢，从入门到深入的都推荐一些吧。谢谢老师
作者回复: 网络就看 Boost.Asio 吧。这个将是未来 C++ 网络标准库的基础。
2019-12-17

29
tokamak
老师，你好。目前主流的开源项目中，有没有使用了异常的优秀的C++开源项目？可以用来作为参考案例。
作者回复: 我不觉得用异常有什么特别的地方，因而用异常的我个人没觉得有什么特别可参考的。由于历史原因，有不少大名气的 C++ 程序没有使用异常，特别是 Google 的项目，比如 Chromium。不用异常，实际上是对用户友好（可执行文件略小，性能有可能有小提升），而对开发者更累。我知道用到异常的一些项目： - Boost - C++ REST SDK - pytorch - pybind11 - Armadillo - nlohmann/json - cppcheck - OpenCV - LibreOffice 这篇文章也可以看一下： https://cppdepend.com/blog/?p=311
2019-12-13

21
fl260919784
老师好，有没有编译器平台对异常的实现原理的资料呢，比如X86下G++ -S会发现安插了一些__cxa_throw之类的调用，感谢
作者回复: 可以参考下面这些链接： http://baiy.cn/doc/cpp/inside_exception.htm https://gcc.gnu.org/wiki/Dwarf2EHNewbiesHowto https://stackoverflow.com/questions/15670169/what-is-difference-between-sjlj-vs-dwarf-vs-seh
2020-02-17

6
EncodedStar
一、使用异常 1.异常处理并不意味着需要写显示的try和catch。异常安全的代码，可以没有任何try和catch 2.适当组织好代码，利用好RAII，实现矩阵的代码和使用矩阵的代码都可以更短、更清晰，处理异常一般情况会记日志或者向外界用户报告错误。二、使用异常的理由 1.vector C++标准容器中提供了at成员函数，能够在下标不存在的时候抛出异常(out_of_range)，作为一种额外的帮助调试手段 2.强异常保证，就是一旦异常发生，现场会恢复到调用异常之前的状态。(vector在元素类型没有提供保证不抛异常的移动构造函数的情况下，在移动元素时会使用拷贝构造函数，一旦某操作发生异常，就可以恢复原来的样子) 3.只要使用标准容器就都的处理可能引发的异常bad_alloc 4。可以使用异常，也可以使用assert 课后思考你的C++项目里使用过异常吗？为什么？答：按老师课里说的，只要使用了标准容器就得考虑使用处理异常(bad_alloc)，所以，大部分C++代码如果保证安全的情况下都的考虑这个异常。当然也在别的地方，之前在读取配置文件(json文件)字段的时候加过，如果读取失败，异常抛出
作者回复: OK。很好！
2019-12-22
2
5
怪兽
异常真是一个大话题，请假老师2个疑问点： 1. 函数标不标noexcept有什么区别？标了noexcept，表示不会抛出异常，也就表示异常安全吗？异常安全的代码也就不需要try和catch了。但实际上，不管函数有没有标noexcept，如果确实抛出了异常，就会调用std::terminate。所以总的来说，函数标了noexcept只是一种声明而已，是想告诉编译器它是安全的，可以被move或其他优化，老师这样理解对吗？ 2. 看评论说，析构函数缺省就是noexcept，那么构造函数缺省也是noexcept的吗？有必要标noexcept吗？
作者回复: 1. 对。标 noexcept 是一种契约声明，表明该函数永远不应该抛异常，提供不抛异常保证，比强异常安全保证更强。 2. 只有析构函数默认有 noexcept 声明（前提是所有的基类和成员变量的析构函数都 noexcept）。构造函数函数如果不是 default 声明的话，仍需手工标 noexcept。
2021-06-09

4
中年男子
用到异常的时候倒不是很多，但是异常千万别乱用，害人害己，曾经同事离职，接手他项目的代码，把我坑的，几乎所有能引起crash的地方都用try catch 捕获异常，然而不处理异常，比如非法指针，这种bug居然用try catch 来规避，坑了我两个月时间才把程序搞稳定了，现在想起他来，心里还有一句mmp想送给他。。。
作者回复: 任何东西用得不好都是坑。有朋友遇到小项目里用了一大堆（不必要的）设计模式，把代码硬生生弄得不可理解。不能说设计模式就是不好，是不？ MSVC 可以用 ... 捕获非法指针操作，这也是极易被误用的功能。以前也遇到过一次，一不小心用了这个功能，把明明在调试时可以发现的崩溃变成了程序的怪异行为。不过，严格来讲这不属于 C++ 的异常……这实际上是 Windows 的 SEH，纯 C 里都能做得到。
2019-12-09
3
4
林林
为什么说“异常处理并不意味着需要写显式的 try 和 catch” 没有catch的话，程序不是会挂掉吗？
作者回复: 是的，没有catch，程序会挂掉。但你需要写出 try 和 catch 的地方很少。很多地方的异常处理，就是让程序优雅地通过异常退出当前函数。就像我文中描述的“matrix c = a * b;”这句可能出异常的地方有好几处，目前的代码写法，也在某种意义上“处理”了异常——确保发生异常时程序行为的完全正常，即给出了异常安全保证。又如异常安全的代码，常常是让会抛异常的操作最先做（如内存分配），然后再做其他不会抛异常的操作。这样的代码，一般不需要写 try... catch，也同样能在异常情况执行正确的流程。这和 Java 这样的在编译期进行大量异常检查的语言不一样。在 Java 里，因为检查性异常（checked exception）的使用，你通常会需要写出多得多的 try...catch 语句。
2021-03-26

3
怪兽
老师打扰一下，请教2点疑惑： 1. 原文中描述：“C++ 的标准容器在大部分情况下提供了强异常保证，即，一旦异常发生，现场会恢复到调用函数之前的状态，容器的内容不会发生改变，也没有任何资源泄漏。” 既然是强异常保证下发生异常，此时不就立即调用std::terminate结束程序了？还需要在意现场有没有恢复？容器的内容有没有发生变化？ 2. 原文中描述：“只要你使用了标准容器，不管你自己用不用异常，你都得处理标准容器可能引发的异常——至少有 bad_alloc” 这应该是容器在分配内存时，并不是异常安全的，才会抛出的bad_alloc异常吧？如果分配内存是异常安全的，当发生异常抛出bad_alloc时，就立即std::terminate结束程序了，这样理解对吗？
作者回复: 1. 强异常安全保证不是无异常保证，只是说发生异常时保证还原现场，对象不发生变化。 2. 基本同上。你似乎把异常安全和noexcept保证混淆了。异常安全有四级：不抛异常（noexcept）保证强异常安全保证基本安全异常保证没有任何保证
2021-09-18

2
Minghao
你好老师，学习了06异常和07迭代器，也自己写了一遍smart_pointer和istream_line_reader。您在课中提到了 “vector 会在元素类型没有提供保证不抛异常的移动构造函数的情况下，在移动元素时会使用拷贝构造函数“。我想请教一下，在自己开发的过程中，一般哪些成员函数需要考虑添加noexcept关键字呢？
作者回复: 最主要是移动构造函数、移动赋值函数和 swap。析构函数也不应该抛异常，但不用标，缺省就是 noexcept。其他函数，能确保没问题的也标一下，特别是很小的返回引用和指针的函数。
2020-05-27

2

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