1、C+程序设计,第10章(1) 异常处理,主要内容,运行时错误 异常处理的概念 异常处理的实现机制 异常的捕获与处理过程 异常处理中动态资源的释放 异常处理中对象的构造与析构 抛出异常对象 异常接口声明,运行时错误,程序中常见的错误：编译时错误：指程序在编译时，系统就能发现的语法错误（如：变量未定义、括号不配对、语句末尾缺分号、关键字拼写错等等）。对于程序中的语法错误，编译系统会告知在第几行出错以及什么样的错，因而较容易发现并加以纠正。运行时错误：指程序通过编译且能投入运行，但在运行过程中，会发生某些异常现象（如：出现除数为 0 的情况、输入数据时类型有错、存储空间耗尽、数组越界、文件打开失败而
2、无法读数等等），导致运行结果不正确，或程序异常终止，或发生死机现象。对于程序中潜在的运行时错误，常因较隐蔽不容易发现而难以纠正，尤其对于大型软件，要找出所有潜在的运行时错误几乎是不可能的。,异常处理的概念,程序中引入异常处理机制，以提高程序的健壮性：目标：提高程序的容错能力，使程序不仅在正确的情况下能正常运行，在有错的情况下也能作出相应的处理，使程序运行时不至于莫名其妙终止，或发生死机现象。任务：在程序设计时，就要事先分析其运行时可能出现的各种异常现象，分别制定出相应的处理方法，并将各个异常处理代码段嵌入到程序中。机制：程序运行时，若出现了某种异常现象，因程序本身对其已有防范措施，可以在异常发
3、生时停止发生异常的操作，并抛出异常信息，流程随即沿调用链退回，转入相应的异常处理代码段处理，而程序的其它部分仍然能够继续执行。 关于异常：异常处理中所涉及的异常，是指程序中可能检测到的、或可预见可能发生地的某些运行时的不正常情况。C+中，在建立异常抛出与异常处理之间有一整套程序设计的机制。,异常处理的实现机制,异常处理机制的组成： 异常的监测（try）异常的抛出（throw）异常的捕获并处理（catch） 在异常的发生地，需要抛出异常的程序段中使用 throw 将异常信息抛出。格式： throw ; 在异常的监测地，等待捕获并处理异常的程序段中使用 try catch 结构。格式： try 被
4、监测的语句序列 catch ( 异常1的类型声明 ) 类型1的异常处理代码段 catch ( 异常2的类型声明 ) 类型2的异常处理代码段 实现：程序运行过程中，若 try 块中任何类型的数据对象发生异常，都可通过 throw语句将异常信息抛出，流程随即沿调用链退回，直到该异常被其匹配的 catch 子句捕获，并在此执行异常处理；若 try 块中没有发生异常，则流程跳过该 try - catch 结构中的所有 catch 子句，然后继续执行。,异常处理的实现机制,关于 try catch 结构的使用：异常的监测try子句：将程序中可能出现异常，需要监测的语句或语句序列用 try 子句将其嵌在块
5、中，实施异常监测。 异常的捕获并处理catch子句：一个 catch子句，捕获并处理一种类型的异常，其后的圆括号中是所捕获异常的类型声明，而花括号中是相应的异常处理代码段。完整的 try - catch 结构：在一个 try - catch 结构中，只能有一个 try 子句， catch子句紧跟其后，二者之间不能插入其他语句，但可以有多个 catch 子句，以便捕获并处理不同类型的异常。 如： try 被监测的语句序列 catch ( double ) catch ( int ) 注意：若一个 catch 子句， 其后的圆括号中用删节号 “” 来指定其捕获异常的类型，则表示该 catch 子句
6、可以捕捉任何类型的异常。但这种 catch 子句应放在 try catch 结构中的最后，若作为第一个 catch子句，则其后的 catch子句都不起作用。,异常处理的实现机制,关于 throw 语句的使用：抛出异常throw运算符：只要是在 try 块中的语句，或该语句所调用的函数中发生异常，都可使用 throw 运算符，创建一个异常信息并抛出。 异常信息：的值可以是C+中任何类型的数据，因此异常信息可以是基本类型的数据，也可以是自定义类型的数据，如：类的对象。throw 语句的位置：throw 语句与 try catch 结构可以出现在同一个函数中，也可以不在。当发生异常，执行 throw
7、 语句将异常信息抛出后，首先在本函数中寻找与之匹配的 catch 子句；若本函数中无 try - catch 结构或找不到与之匹配的 catch 子句，流程就退回到其上一层函数去处理；若上一层函数也无 try catch 结构或找不到与之匹配的 catch 子句，流程就再退回到更上一层函数去处理 ; 若最终退回到 main() 函数中仍找不到与之匹配的 catch 子句，则系统调用库函数 terminate() 来终止程序运行。注意：若一个 catch 块中，也出现了 throw 语句，且句中未给出要抛出的异常信息，则表示：“ 我不处理该异常，继续抛出! ”，将当前正在处理的异常信息再次抛出，
8、请上一级处理。,【例】（除数为0，发生运行时错误，程序异常终止。） # include int divide ( int x , int y ) return ( x / y ) ; void main ( ) int a , b , c ; cout a b c ;cout “(” (a+b) “)(” (a+c) “)= ” divide ( a+b , a+c ) endl ;cout “(” (a+b) “)(” (a-c) “)= ” divide ( a+b , a-c ) endl ;cout “(” (a+c) “)(” (a+b) “)= ” divide ( a+c , a
9、+b ) endl ;cout “(” (a+c) “)(” (a-b) “)= ” divide ( a+c , a-b ) endl ;cout “ok！好棒！n” ; ,【例】（除数为0，发生运行时错误，进行异常处理。） # include int divide ( int x, int y ) if ( y = 0 ) throw y ; return ( x / y ) ; void main ( ) int a , b , c ; cout a b c ;try cout “(”(a+b)“)(”(a+c)“)= ” divide ( a+b , a+c ) endl ;cout
10、“(”(a+b)“)(”(a-c)“)= ” divide ( a+b , a-c ) endl ;cout “(”(a+c)“)(”(a+b)“)= ” divide ( a+c , a+b ) endl ;cout “(”(a+c)“)(”(a-b)“)= ” divide ( a+c , a-b ) endl ; catch ( int ) cout “对除数为 0 的异常，已进行处理！n” ; cout “ok！好棒！n” ; ,异常的捕获与处理过程,异常的抛出：程序运行过程中，流程进入到某一处时发生了某种异常，且已执行了 throw 语句将该异常信息抛出，流程就不再执行该 throw
11、 语句后面的语句，随即改变流程的方向去寻找 “捕获该异常的 catch 子句”，而寻找过程是 “逆着函数调用链逐层回退到各个主调函数” 中进行。 寻找 “捕获该异常的 catch 子句”：是指要寻找的那个 catch 子句中，其所声明的异常类型与 throw 语句所抛出的异常信息在类型上匹配。 寻找过程是 “逆着函数调用链逐层回退到各个主调函数” 中进行：是指首先在 throw 语句本身所在的函数中寻找与其所抛出异常信息在类型上相匹配的 catch 子句；若本层函数中无 try catch 结构或找不到与之匹配的 catch 子句，流程就沿着函数调用链退回到其上一层函数中去处理；若上一层函数中
12、也无 try - catch 结构或也找不到与之匹配的 catch 子句，流程就再继续沿着函数调用链退回到更上一层函数中去处理 ；直到在某一层函数中寻找到，或已退回到 main() 函数中仍未找到 为止。,异常的捕获与处理过程,捕获到：在寻找过程中，只要遇到第一个与之匹配的 catch 子句，流程就进入该 catch 子句并执行块中的代码段，完成对该异常的处理。异常处理结束后，程序继续执行，流程将跳过该 try catch 结构中的其余 catch 子句后继续执行。 未捕获到：在寻找过程中，若已退回到 main() 函数中仍找不到与之匹配的 catch 子句，则系统调用库函数 terminat
13、e() 来终止程序运行。 terminate() 的缺省行为是调用 abort() 函数，表示从程序中非正常退出。 特别提示：从异常抛出到异常捕获并处理，在逐层退出函数调用链的过程中，对于所退出的函数，其残存于局部数据区、自由存储区中的对象、变量等资源应适时释放！其中：在局部数据区的资源，是由系统自动释放的。而在自由存储区的资源，是用 new 运算符动态获得的，系统不会自动释放！因此，在异常处理中，对这些资源的释放必须加以考虑！,【例】（函数嵌套调用；异常的监测、抛出、捕获并处理。） # include void f1( ) , f2( ) , f3( ) ; void main( ) cou
14、t “进入 main() 函数了!n” ;try f1( ) ; f2( ) ; catch ( double ) cout “ok!0001n” ; cout “退出 main() 函数了!n” ; void f1( ) cout “进入 f1() 函数了!n” ;try f2( ) ; catch ( char ) cout “ok!1001n” ; catch ( double ) cout “ok!1002n” ; cout “退出 f1() 函数了!n” ; void f2( ) cout “进入 f2() 函数了!n” ;try f3( ) ; catch ( int ) cout
15、 “ok!2001n” ; cout “退出 f2() 函数了!n” ; ,void f3() cout a ;int b ;cout b ;double c ;cout c ;try if ( a=0 ) throw a;if ( b=0 ) throw b;if ( c=0 ) throw c; catch ( char ) cout “ok!3001n” ; cout “退出 f3() 函数了!n” ; ,（请思考：将f3()函数修改如下，观察运行结果。） void f3( ) cout a ;int b ;cout b ;double c ;cout c ;try if ( a=0 )
16、 throw a ;if ( b=0 ) throw b ;if ( c=0 ) throw c ; catch ( char ) cout “ok!3001n” ; throw ; cout “退出 f3() 函数了!n” ; ,（请思考：将f3()函数修改如下，观察运行结果。） void f3() cout a ;int b ;cout b ;double c ;cout c ;try if ( a=0 ) throw a ;if ( b=0 ) throw b ;if ( c=0 ) throw c ; catch ( ) cout “ok!3001n” ; throw ; cout “
17、退出 f3() 函数了!n” ; ,（请思考：将f3()函数修改如下，观察运行结果。） void f3( ) cout a ;short b ;cout b ;double c ;cout c ;try if ( a=0 ) throw a ;if ( b=0 ) throw b ;if ( c=0 ) throw c ; catch ( char ) cout “ok!3001n” ; cout “退出 f3() 函数了!n” ; ,异常处理中动态资源的释放,从异常抛出到异常捕获并处理，在逐层退出函数调用链的过程中，对于所退出的函数，其残存于局部数据区、自由存储区中的对象、变量等资源应适时释
18、放！其中：在局部数据区的资源，由系统自动释放；而在自由存储区的资源，是函数用 new 运算符动态获得的，系统不会自动释放！因此，在异常处理中，对这些资源的释放必须加以考虑！若因异常处理，导致对于所退出的函数，其动态获得的资源不能正常释放，应考虑在对应的 catch 子句中释放这些资源！但是，由于无法预知所有可能的异常，也就无法对任何异常都定义出相应的 catch 子句来释放这些资源。通常方法是：使用通用的 catch ( ) 子句与 throw 语句组合使用，使任何的异常都可进入该 catch 子句，进入后先释放这些动态资源，然后将异常重新抛出，由上一层函数再去处理。例： void fun (
19、 ) int *p = new int 10 ; try 被监测的语句序列 /可能抛出多种类型的异常catch ( ) delete p ; /异常退出时释放动态数组throw ; delete p; /正常退出时释放动态数组,【例】（异常处理、动态资源释放问题。） #include void f( ) cout pai; if ( pai=0) throw pai; int *pb = new int 5 ;cout pbi; if ( pbi=0 ) throw pbi; delete pa ; delete pb ; catch ( char ) cout “输入0字符的异常，已处理了!
20、n”; catch ( int ) cout “输入0整数的异常，已处理了!n”; cout “退出 f() 函数了!n”; void main( ) cout “进入 main() 函数了!n” ;f( ); cout “退出 main() 函数了!n” ; ,【例】（异常处理中的动态资源释放。） #include void f( ) cout pai; if ( pai=0 ) throw pai; cout pbi; if ( pbi=0) throw pbi; catch ( . ) delete pa ; delete pb ; throw ; delete pa ; delete
21、pb ; cout “退出 f() 函数了!n” ; void main( ) cout “进入 main() 函数了!n” ;try f( ) ; catch ( char ) cout “输入0字符的异常，已处理了!n”; catch ( int ) cout “输入0整数的异常，已处理了!n”; cout “退出 main() 函数了!n” ; ,异常处理中对象的构造与析构,异常处理中对象的构造与析构从异常抛出到异常捕获并处理，在退出函数调用链的过程中，对于所退出的函数，其残存于局部数据区、自由存储区中的对象、变量等资源应适时释放！其中：对于所退出的函数，其残存在局部数据区的对象，系统将
22、自动撤消，撤消前系统将对其析构。对于所退出的函数，其在自由存储区动态创建的对象，系统不会自动撤消！因此，在异常处理的 catch 子句中，必须考虑用 delete 运算符来释放相应的动态对象！,抛出异常对象,抛出异常对象：在程序运行过程中，流程进入到某一处时发生了某种异常，也可以通过 throw 语句中的表达式，建立某个异常类的对象，并将其抛出。格式： throw 某个异常类的对象 ; 注意：若所抛出的某个异常类对象是在 throw 语句中建立并抛出，则按 C+ 的规定，其生命期只在该表达式中有效。为了使 throw 语句中建立并抛出的异常类对象在离开 throw 语句后仍然有效，C+是这样处
23、理：在执行 “ throw 表达式 ” 时，通过调用异常类的构造函数创建一个临时对象，再将临时对象拷贝到一个被称为异常对象的存储区中，然后撤销该临时对象，而异常存储区中的那个异常对象，其生命期会保证持续到该异常被捕捉并处理完。,【例】（定义一个异常类、抛出异常对象、异常处理中的构造和析构。） #include class Except /定义异常类 public: Except( ) cout “构造 Except 异常类的对象了! 对象地址=” (int) this endl ; Except( ) cout “析构 Except 异常类的对象了! 对象地址=” (int) this end
24、l ; const char * show( ) const return “看看我吧，我就是异常!” ; ; class Demo /定义 Demo 类 public: Demo( ) cout “构造 Demo 类的对象了! 对象地址=” (int) this endl ; Demo( ) cout “析构 Demo类的对象了! 对象地址=” (int) this endl ; ;,void f1( ) cout “进入 f1() 函数了!n” ; Demo d ; /局部对象cout “在 f1() 函数中抛出 Except 异常类的对象!n” ;throw Except( ) ; /创
25、建一个异常类Except的临时对象并抛出，注意其生命期。cout “退出 f1() 函数了!n” ; void f2( ) cout “进入 f2() 函数了!n” ; Demo *p = new Demo ; /动态对象cout “在 f2() 函数中抛出 Except 异常类的对象!n” ;throw Except( ) ; /创建一个异常类Except的临时对象并抛出，注意其生命期。delete p ; cout “退出 f2() 函数了!n” ;,void main( ) cout “进入 main() 函数了!n” ;Demo d1 ; /局部对象Demo *p1 = new Dem
26、o ; /动态对象try Demo d2 ; /局部对象Demo *p2 = new Demo ; /动态对象f1( ) ;f2( ) ; delete p2 ; catch ( Except e ) cout “捕获到 Except 类型的异常：n” ;cout e.show( ) endl ; catch ( char *str ) cout “捕获到其它类型的异常：n” ;cout str endl ; delete p1 ;cout “退出 main() 函数了!n” ; ,（请思考： main()函数修改如下，观察运行结果。） void main( ) cout “进入 main()
27、 函数了!n” ;Demo d1 ; /局部对象Demo *p1 = new Demo ; /动态对象try Demo d2 ; /局部对象Demo *p2 = new Demo ; /动态对象f2( ) ;f1( ) ; delete p2 ; catch ( Except e ) cout “捕获到 Except 类型的异常：n” ;cout e.show( ) endl ; catch ( char *str ) cout “捕获到其它类型的异常：n” ;cout str endl ; delete p1 ;cout “退出 main() 函数了!n” ; ,（请思考： main()函数
28、修改如下，观察运行结果。） void main( ) cout “进入 main() 函数了!n” ;Demo d1 ; /局部对象Demo *p1 = new Demo ; /动态对象try Demo d2 ; /局部对象Demo *p2 = new Demo ; /动态对象f2( ) ;f1( ) ; delete p2 ; catch ( Except ,异常接口声明,异常接口声明：可以在函数的头部，通过 throw 子句列出该函数可能抛出的所有异常类型。【例】 void fun( ) throw ( A ，B ，C ，D ) 函数体 若函数的头部无异常接口声明，则该函数可以抛出任何类型的异常。【例】 void fun( ) 函数体 不允许抛出任何类型异常的函数声明： 【例】 void fun( ) throw ( ) 函数体 ,
