【C++】 63_C語言異常處理

TianSong發表於2019-05-10
C++C語言

異常處理

異常的概念

  • 程式在執行過程中可能產生異常

  • 異常（ Exception ） 與 Bug 的區別

    • 異常是程式執行時可預料的執行分支
    • Bug 是程式中的錯誤，是不被預期的執行方式

異常 ( Exception ) 和 Bug 的對比

  • 異常

    • 執行時產生除 0 的情況
    • 需要開啟的外部檔案不存在
    • 陣列訪問時越界

  • Bug

    • 使用野指標
    • 堆陣列使用結束後未釋放
    • 選擇排序無法處理長度為 0 的陣列

異常處理的方式

C 語言經典處理方式

  • if … else …
void func(...)
{
    if( 判斷是否產生異常 )
    {
        正常情況程式碼邏輯;
    }
    else
    {
        異常情況程式碼邏輯;
    }
}

程式設計實驗： 除法操作異常處理

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

double divide(double a, double b, int* valid)
{
    const double delta = 0.00000000000001;
    double ret = 0;
    
    if( !((-delta < b) && (b < delta)) )
    {
        ret = a / b;
        
        *valid = 1;
    }
    else
    {
        *valid = 0;
    }
    
    return ret;
}

int main()
{
    int valid = 0;
    double r = divide(1, 0, &valid);
    
    if( valid )
    {
        cout << "r = " << r << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Divided by zero ..." << endl;
    }
    
    return 0;
}
輸出：
Divided by zero ...

缺陷

  • divide 函式有 3 個引數，難以理解其用法

  • divide 函式呼叫後必須判斷 valid 代表的結果

    • 當 valid 為 true, 運算結果正常
    • 當 valid 為 false, 運算過程中出現異常

通過 setjmp() 和 longjmp() 進行優化

  • int setjmp(jmp_buf env)

    • 將當前上下文儲存在 jum_buf 結構體中,返回值 0（主動呼叫）

  • void longjmp(jum_env, int val)

    • 從 jmp_buf 結構體中恢復 setjmp() 儲存的上下文
    • 最終從 setjmp 函式呼叫點返回，返回值為 val

程式設計實驗： 除法操作異常處理優化

#include <iostream>
#include <string>
#include <csetjmp>

using namespace std;

static jmp_buf env;

double divide(double a, double b)
{
    const double delta = 0.00000000000001;
    double ret = 0;
    
    if( !((-delta < b) && (b < delta)) )
    {
        ret = a / b;
    }
    else
    {
        longjmp(env, 1);
    }
    
    return ret;
}

int main()
{
    if( setjmp(env) == 0 )
    {
        double r = divide(1, 0);
    
        cout << "r = " << r << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Divided by zero ..." << endl;
    }
    
    return 0;
}
輸出：
Divided by zero ...

缺陷

  • setjmp() 和 longjmp() 的引入

    • 必然涉及到使用全域性變數
    • 暴力跳轉導致程式碼可讀性降低
    • 本質還是 if …else … 異常處理方式

破壞了結構化程式設計的特性：順序執行、選擇執行、迴圈執行。

C 語言中的經典異常處理方式會使得程式邏輯中混入大量的處理異常的程式碼

正常邏輯程式碼和異常處理程式碼混合在一起，導致程式碼迅速膨脹，難以維護。。。

例項分析

  • 異常處理程式碼分析
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

#define SUCCESS           0 
#define INVALID_POINTER   -1
#define INVALID_LENGTH    -2
#define INVALID_PARAMETER -3

int MemSet(void* dest, unsigned int length, unsigned char v)
{
    if( dest == NULL )
    {
        return INVALID_POINTER;
    }
    
    if( length < 4 )
    {
        return INVALID_LENGTH;
    }
    
    if( (v < 0) || (v > 9) )
    {
        return INVALID_PARAMETER;
    }
    
    unsigned char* p = (unsigned char*)dest;
    
    for(int i=0; i<length; i++)
    {
        p[i] = v;
    }
    
    return SUCCESS;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int ai[5];
    int ret = MemSet(ai, sizeof(ai), 0);
    
    if( ret == SUCCESS )
    {
    }
    else if( ret == INVALID_POINTER )
    {
    }
    else if( ret == INVALID_LENGTH )
    {
    }
    else if( ret == INVALID_PARAMETER )
    {
    }
    
    return ret;
}

問題：
閱讀體較差，無法快速判斷出哪一部分是正常邏輯程式碼，哪一部分是異常邏輯程式碼

小結

  • 程式中不可避免的會發生異常
  • 異常是在開發階段就可以遇見的執行時問題
  • C 語言中通過 if … else … 方式處理異常
  • C++ 中存在更好的異常處理方式

以上內容參考狄泰軟體學院系列課程，請大家保護原創

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