Chapter 5 Statements

5.6 try 語句塊和異常處理

異常是指存在於執行時的反常行為，這些行為超出了函式正常功能的範圍。異常處理包括：

• throw 表示式（throw expression），異常檢測部分使用 throw 表示式來表示它遇到了無法處理的問題。我們說 throw 引發（raise）了異常。

• try 語句塊（try block），異常處理部分使用 try 語句塊處理異常。try 語句塊以關鍵字 try 開始，並以一個或多個 catch 子句（catch clause）結束。try 語句塊中程式碼丟擲的異常通常會被某個 catch 子句處理。因為 catch 子句 “處理” 異常，所以它們也被稱作異常處理程式碼（exception handler）

• 一套異常類（exception class），用於在 throw 表示式和相關的 catch 子句之間傳遞異常的具體資訊。

5.6.1 throw 表示式

​ 程式的異常檢測部分使用 throw 表示式引發一個異常。throw 表示式包含關鍵字 throw 和緊隨其後的一個表示式，其中表達式的型別就是丟擲異常的型別。throw 表示式後面通常緊跟一個分號，從而構成一條表示式語句。

​ 在真實的程式中，應該把物件相加的程式碼和使用者互動的程式碼分離開來。

5.6.2 try 語句塊

​ try 語句塊的通用語法形式是

try {
    program-statements
} catch (
 
exception-declaration) {
    handler-statements
} catch (exception-declaration) {
    handler-statements
}  // ...

​ 跟在 try 語句塊中的 program-statements 組成程式的正常邏輯，像其他任何塊一樣，program-statements 可以有包括宣告在內的任意 C++ 語句。一如往常，try 語句快內宣告的變數在塊外部無法訪問，特別是在 catch 子句內也無法訪問。

​ 複雜系統中，程式在遇到丟擲異常的程式碼前，其執行路徑可能已經經過了多個 try 語句塊。例如，一個 try 語句塊可能呼叫了包含另一個 try 語句塊的函式，新的 try 語句塊可能呼叫了包含又一個 try 語句塊的新函式，以此類推。

​ 尋找處理程式碼的過程與函式呼叫鏈剛好相反。當異常被丟擲時，首先搜尋丟擲該異常的函式。如果沒有找到匹配的 catch 子句，終止該函式，並在呼叫該函式的函式中繼續尋找。如果還是沒有找到匹配的 catch 子句，這個新的函式也被終止，繼續搜尋呼叫它的函式。以此類推，沿著程式的執行路徑逐層回退，直到找到適當型別的 catch 子句為止。

​ 如果最終還是沒能找到任何匹配的 catch 子句，程式轉到名為 terminate 的標準函式庫函式。該函式的行為與系統有關，一般情況下，執行該函式將導致程式非正常退出。

​ 對於那些沒有任何 try 語句塊定義的異常，也按照類似的方式處理：畢竟，沒有 try 語句塊也就意味著沒有匹配的 catch 子句。如果一段程式沒有 try 語句塊且發生了異常，系統會呼叫 terminate 函式並終止當前程式的執行。

5.6.3 標準異常

​ C++ 標準庫定義了一組類，用於報告標準庫函式遇到的問題。這些異常也可以在使用者編寫的程式中使用，它們分別定義在 4 個頭檔案中：

• exception 標頭檔案定義了最通用的異常類 exception。它只報告異常的發生，不提供任何額外資訊。
• stdexcept 標頭檔案定義了幾種常用的異常類，見表 5.1。
• new 標頭檔案定義了 bad_alloc 異常型別。
• type_info 標頭檔案定義了 bad_cast 異常型別。

​ 標準庫異常類只定義了集中運算，包括建立或拷貝異常型別的物件，以及為異常型別的物件賦值。我們只能以預設初始化的方式初始化 exception、bad_alloc 和 bad_cast 物件，不允許為它們提供初始值。

​ 其他異常型別的行為則恰好相反：應該使用 string 物件或者 C 風格字串初始化這些型別的物件，但是不允許使用預設初始化的方式。當建立此類物件時，必須提供初始值，該初始值包含有錯誤相關的資訊。

​ 異常型別只定義了一個名為 what 的成員函式，該函式沒有任何引數，返回值是一個指向 C 字串的 const char*。該字串的目的是提供關於異常的一些文字資訊。

​ what 函式返回的 C 風格字串的內容與其他異常物件的型別有關。如果異常型別有一個字串初始值，則 what 返回該字串。對於其他無初始值的異常型別來說，what 返回的內容也由編譯器決定。