C++应该用引用来捕捉异常

在C++中catch异常时的参数应该用引用，主要原因还是对象，引用，指针的构造析构原理。下面用代码实例解释一下原因。

先来看我们定义了两个异常，SubException继承BaseException，有一个虚函数打印信息。

class BaseException
{
public:
    BaseException(){ cout<<"BaseExeption"<<endl; };
    BaseException(BaseException& ){cout<<"BaseExeption Copy from BaseException"<<endl;};
    BaseException(SubException& ){cout<<"BaseExeption Copy from SubException"<<endl;};
    ~BaseException(){cout<<"~BaseExeption"<<endl;};
    virtual void PrintMessage(){cout<<"I'm BaseException"<<endl;}
};

class SubException:public BaseException
{
public:
    SubException(){cout<<"SubException"<<endl;}
    SubException(SubException& ):BaseException(){cout<<"SubException Copy from SubException"<<endl;};
    ~SubException(){cout<<"~SubException"<<endl;}
    virtual void PrintMessage(){cout<<"I'm SubException"<<endl;}
};

1. Catch对象。

再来看用对象做为参数catch的例子。

void CatchBaseObject(bool throwbase)
{
    cout<<"==================="<<endl<<"CatchBaseObject "<<(throwbase?"ThrowBase":"ThrowSub")<<endl;
    try
    {
        throwbase? throw BaseException(): throw SubException();
    }
    catch (BaseException e)
    {
        e.PrintMessage();
    }
}

输出结果如下：

===================
CatchBaseObject ThrowBase
BaseExeption
BaseExeption Copy from BaseException
I'm BaseException
~BaseExeption
~BaseExeption
===================
CatchBaseObject ThrowSub
BaseExeption
SubException
BaseExeption Copy from BaseException
I'm BaseException
~BaseExeption
~SubException
~BaseExeption

从这个输出中我们可以看出问题：

1. 有2个对象被构建出来。
2. catch BaseException时发生了slicing，sub的信息丢掉了。

除了这些问题之外，如果catch住在throw的话，要注意只能用throw，而不能用throw e，那样会再次生成临时对象，并且丢失原来的sub信息。测试代码如下：

void CatchBaseObjectForThrowSubAndThrowItAgain()
{
    cout<<"==================="<<endl<<"CatchBaseObjectForThrowSubAndThrowItAgain "<<endl;
    try
    {
        try
        {
            throw SubException();
        }
        catch (BaseException e)
        {
            e.PrintMessage();
            throw e;
        }
    }
    catch (SubException e)
    {
        e.PrintMessage();
    }
}

输出如下：

===================
CatchBaseObjectForThrowSubAndThrowItAgain
BaseExeption
SubException
BaseExeption Copy from BaseException
I'm BaseException
BaseExeption Copy from BaseException
Press any key to continue . . .

再次throw时已经变成了一BaseException，所以第二个catch不能抓住，导致程序终止。

2. Catch指针。

如果在throw exception的地方用的栈上的对象的地址，像如下代码所示：

void CatchBasePointer(bool throwbase)
{
    cout<<"==================="<<endl<<"CatchBasePointer "<<(throwbase?"ThrowBase":"ThrowSub")<<endl;
    try
    {
        throwbase? throw &BaseException(): throw &SubException();
    }
    catch (BaseException* e)
    {
        e->PrintMessage();
    }
}

得到输出如下：

===================
CatchBasePointer ThrowBase
BaseExeption
~BaseExeption
I'm BaseException
===================
CatchBasePointer ThrowSub
BaseExeption
SubException
~SubException
~BaseExeption
I'm BaseException

我们可以看到如下问题：

1. 生成的那个exception时临时对象，除了try块就被析构了。
2. catch住的异常对象发生了slicing。

为了保证不被析构，我们得new在堆上或者用static，如下代码展示用static：

void CatchBasePointerThrowStaticSub()
{
    cout<<"==================="<<endl<<"CatchBasePointerThrowStaticSub "<<endl;
    try
    {
        static SubException s;
        throw &s;
    }
    catch (BaseException* e)
    {
        e->PrintMessage();
    }
}

得到输入如下：

===================
CatchBasePointerThrowStaticSub
BaseExeption
SubException
I'm SubException

这时这个对象还在，因为用的是指针，所以也还有多态，但是要不要delete就不好办了，如果是static的，不需要delete，但是如果是new出来的，需要delete。

3.Catch引用。

如果换成引用，输出如下：

===================
CatchBaseRef ThrowBase
BaseExeption
I'm BaseException
~BaseExeption
===================
CatchBaseRef ThrowSub
BaseExeption
SubException
I'm SubException
~SubException
~BaseExeption

我们可以看到，没有多余的临时对象被创建出来，而且保持了多态，是我们期望的行为。

所以永远要用引用的方式来捕捉异常。本文例子的完整代码在github上。