C++学习笔记（十五）：异常

C++之父Bjarne Stroustrup在《The C++ Programming Language》中讲到：一个库的作者可以检测出发生了运行时错误，但一般不知道怎样去处理它们（因为和用户具体的应用有关）；另一方面，库的用户知道怎样处理这些错误，但却无法检查它们何时发生（如果能检测，就可以再用户的代码里处理了，不用留给库去发现）。
Bjarne Stroustrup说：提供异常的基本目的就是为了处理上面的问题。基本思想是：让一个函数在发现了自己无法处理的错误时抛出（throw）一个异常，然后它的（直接或者间接）调用者能够处理这个问题。
也就是《C++ primer》中说的：将问题检测和问题处理相分离。

C++中使用异常时应注意的问题：

1. 性能问题。这个一般不会成为瓶颈，但是如果你编写的是高性能或者实时性要求比较强的软件，就需要考虑了。
2. 指针和动态分配导致的内存回收问题：在C++中，不会自动回收动态分配的内存，如果遇到异常就需要考虑是否正确的回收了内存。在java中，就基本不需要考虑这个，有垃圾回收机制真好！
3. 函数的异常抛出列表：java中是如果一个函数没有在异常抛出列表中显式指定要抛出的异常，就不允许抛出；可是在C++中是如果你没有在函数的异常抛出列表指定要抛出的异常，意味着你可以抛出任何异常。
4. C++中编译时不会检查函数的异常抛出列表。这意味着你在编写C++程序时，如果在函数中抛出了没有在异常抛出列表中声明的异常，编译时是不会报错的。而在java中，eclipse的提示功能真的好强大啊！
5. 在java中，抛出的异常都要是一个异常类；但是在C++中，你可以抛出任何类型，你甚至可以抛出一个整型。（当然，在C++中如果你catch中接收时使用的是对象，而不是引用的话，那么你抛出的对象必须要是能够复制的。这是语言的要求，不是异常处理的要求）。
6. 在C++中是没有finally关键字的。而java和python中都是有finally关键字的。

如果在try语句块的程序段中（包括在其中调用的函数）发现了异常，且抛弃了该异常，则这个异常就可以被try语句块后的某个catch语句所捕获并处理，捕获和处理的条件是被抛弃的异常的类型与catch语句的异常类型相匹配。
由于C++使用数据类型来区分不同的异常，因此在判断异常时，throw语句中的表达式的值就没有实际意义，而表达式的类型就特别重要。

throw 表达式;

try 
{  
        包含可能抛出异常的语句；  
}  
catch(类型名 [形参名]) // 捕获特定类型的异常  
{  
 
}  
catch(类型名 [形参名]) // 捕获特定类型的异常  
{  
 
}  
catch(...)    // 三个点则表示捕获所有类型的异常  
{  
} 

示例：

#include<iostream.h>     //包含头文件  
#include<stdlib.h>  
 
double fuc(double x, double y) //定义函数  
{  
    if(y==0)  
    {  
        throw y;     //除数为0，抛出异常  
    }  
    return x/y;     //否则返回两个数的商  
}  
 
void main()  
{  
    double res;  
    try  //定义异常  
    {  
        res=fuc(2,3);  
        cout<<"The result of x/y is : "<<res<<endl;  
        res=fuc(4,0); 出现异常，函数内部会抛出异常  
    }  
    catch(double)             //捕获并处理异常  
    {  
         cerr<<"error of dividing zero.
";  
         exit(1);                //异常退出程序  
    }  
} 

标准库中的异常类：
和java一样，标准库中也提供了很多的异常类，它们是通过类继承组织起来的。标准异常被组织成八个。
异常类继承层级结构图如下：

标准异常类的成员：
在上述继承体系中，每个类都有提供了构造函数、复制构造函数、和赋值操作符重载。
logic_error类及其子类、runtime_error类及其子类，它们的构造函数是接受一个string类型的形式参数，用于异常信息的描述；
所有的异常类都有一个what()方法，返回const char* 类型（C风格字符串）的值，描述异常信息。

标准异常类的具体描述：
exception 所有标准异常类的父类
bad_alloc 当operator new and operator new[]，请求分配内存失败时
bad_exception 这是个特殊的异常，如果函数的异常抛出列表里声明了bad_exception异常，当函数内部抛出了异常抛出列表中没有的异常，这是调用的unexpected函数中若抛出异常，不论什么类型，都会被替换为bad_exception类型
bad_typeid 使用typeid操作符，操作一个NULL指针，而该指针是带有虚函数的类，这时抛出bad_typeid异常
bad_cast 使用dynamic_cast转换引用失败的时候
ios_base::failure io操作过程出现错误
logic_error 逻辑错误，可以在运行前检测的错误
runtime_error 运行时错误，仅在运行时才可以检测的错误

logic_error的子类：
length_error 试图生成一个超出该类型最大长度的对象时，例如vector的resize操作
domain_error 参数的值域错误，主要用在数学函数中。例如使用一个负值调用只能操作非负数的函数
out_of_range 超出有效范围
invalid_argument 参数不合适。在标准库中，当利用string对象构造bitset时，而string中的字符不是’0’或’1’的时候，抛出该异常

runtime_error的子类：
range_error 计算结果超出了有意义的值域范围
overflow_error 算术计算上溢
underflow_error 算术计算下溢

编写自己的异常类：

1. 建议自己的异常类要继承标准异常类。因为C++中可以抛出任何类型的异常，所以我们的异常类可以不继承自标准异常，但是这样可能会导致程序混乱，尤其是当我们多人协同开发时。
2. 当继承标准异常类时，应该重载父类的what函数和虚析构函数。
3. 因为栈展开的过程中，要复制异常类型，那么要根据你在类中添加的成员考虑是否提供自己的复制构造函数。