19-异常、类和继承

15.3.9　异常、类和继承

异常、类和继承以三种方式相互关联。首先，可以像标准C++库所做的那样，从一个异常类派生出另一个；其次，可以在类定义中嵌套异常类声明来组合异常；最后，这种嵌套声明本身可被继承，还可用作基类。

程序清单15.14带领我们开始了上述一些可能性的探索之旅。这个头文件声明了一个Sales类，它用于存储一个年份以及一个包含12个月的销售数据的数组。LabeledSales类是从Sales派生而来的，新增了一个用于存储数据标签的成员。

程序清单15.14　sales.h

// sales.h -- exceptions and inheritance
#include <stdexcept>
#include <string>
class Sales
{
public:
    enum {MONTHS = 12}; // could be a static const
    class bad_index : public std::logic_error
    {
    private:
        int bi; // bad index value
    public:
        explicit bad_index(int ix,
            const std::string & s = "Index error in Sales object\n");
        int bi_val() const {return bi;}
        virtual ~bad_index() throw() {}
    };
    explicit Sales(int yy = 0);
    Sales(int yy, const double * gr, int n);
    virtual ~Sales() { }
    int Year() const { return year; }
    virtual double operator[](int i) const;
    virtual double & operator[](int i);
private:
    double gross[MONTHS];
    int year;
};
class LabeledSales : public Sales
{
  public:
    class nbad_index : public Sales::bad_index
    {
    private:
        std::string lbl;
    public:
        nbad_index(const std::string & lb, int ix,
            const std::string & s = "Index error in LabeledSales object\n");
        const std::string & label_val() const {return lbl;}
        virtual ~nbad_index() throw() {}
    };
    explicit LabeledSales(const std::string & lb = "none", int yy = 0);
    LabeledSales(const std::string & lb, int yy, const double * gr, int n);
    virtual ~LabeledSales() { }
    const std::string & Label() const {return label;}
    virtual double operator[](int i) const;
    virtual double & operator[](int i);
private:
    std::string label;
};

来看一下程序清单15.14的几个细节。首先，符号常量MONTHS位于Sales类的保护部分，这使得派生类（如LabeledSales）能够使用这个值。

接下来，bad_index被嵌套在Sales类的公有部分中，这使得客户类的catch块可以使用这个类作为类型。注意，在外部使用这个类型时，需要使用Sales::bad_index来标识。这个类是从logic_error类派生而来的，能够存储和报告数组索引的超界值（out-of-bounds value）。

nbad_index类被嵌套到LabeledSales的公有部分，这使得客户类可以通过LabeledSales::nbad_index来使用它。它是从bad_index类派生而来的，新增了存储和报告LabeledSales对象的标签的功能。由于bad_index是从logic_error派生而来的，因此nbad_index归根结底也是从logic_error派生而来的。

这两个类都有重载的operator[ ] ()方法，这些方法设计用于访问存储在对象中的数组元素，并在索引超界时引发异常。

bad_index和nbad_index类都使用了异常规范throw()，这是因为它们都归根结底是从基类exception派生而来的，而exception的析构函数使用了异常规范throw()。这是C++98的一项功能，在C++11中，exception的构造函数没有使用异常规范。

程序清单15.15是程序清单中没有声明为内联的方法的实现。注意，对于被嵌套类的方法，需要使用多个作用域解析运算符。另外，如果数组索引超界，函数operator[ ] ()将引发异常。

程序清单15.15　sales.cpp

// sales.cpp -- Sales implementation
#include "sales.h"
using std::string;
Sales::bad_index::bad_index(int ix, const string & s )
    : std::logic_error(s), bi(ix)
{
}
Sales::Sales(int yy)
{
    year = yy;
    for (int i = 0; i < MONTHS; ++i)
        gross[i] = 0;
}
Sales::Sales(int yy, const double * gr, int n)
{
    year = yy;
    int lim = (n < MONTHS)? n : MONTHS;
    int i;
    for (i = 0; i < lim; ++i)
        gross[i] = gr[i];
    // for i > n and i < MONTHS
    for ( ; i < MONTHS; ++i)
        gross[i] = 0;
}
double Sales::operator[](int i) const
{
    if(i < 0 || i >= MONTHS)
        throw bad_index(i);
    return gross[i];
}
double & Sales::operator[](int i)
{
    if(i < 0 || i >= MONTHS)
        throw bad_index(i);
    return gross[i];
}
LabeledSales::nbad_index::nbad_index(const string & lb, int ix,
            const string & s ) : Sales::bad_index(ix, s)
{
    lbl = lb;
}
LabeledSales::LabeledSales(const string & lb, int yy)
        : Sales(yy)
{
    label = lb;
}
LabeledSales::LabeledSales(const string & lb, int yy,
                           const double * gr, int n)
                                  : Sales(yy, gr, n)
{
    label = lb;
}
double LabeledSales::operator[](int i) const
{    if(i < 0 || i >= MONTHS)
        throw nbad_index(Label(), i);
    return Sales::operator[](i);
}
double & LabeledSales::operator[](int i)
{
    if(i < 0 || i >= MONTHS)
        throw nbad_index(Label(), i);
    return Sales::operator[](i);
}

程序清单15.16在一个程序中使用了这些类：首先试图超越LabeledSales对象sales2中数组的末尾，然后试图超越Sales对象sales1中数组的末尾。这些尝试是在两个try块中进行的，让您能够检测每种异常。

程序清单15.16　use_sales.cpp

// use_sales.cpp -- nested exceptions
#include <iostream>
#include "sales.h"
int main()
{
    using std::cout;
    using std::cin;
    using std::endl;
double vals1[12] =
{
    1220, 1100, 1122, 2212, 1232, 2334,
    2884, 2393, 3302, 2922, 3002, 3544
};
double vals2[12] =
{
    12, 11, 22, 21, 32, 34,
    28, 29, 33, 29, 32, 35
};
Sales sales1(2011, vals1, 12);
LabeledSales sales2("Blogstar",2012, vals2, 12 );
cout << "First try block:\n";
try
{
    int i;
    cout << "Year = " << sales1.Year() << endl;
    for (i = 0; i < 12; ++i)
    {
        cout << sales1[i] << ' ';
        if (i % 6 == 5)
            cout << endl;
    }
    cout << "Year = " << sales2.Year() << endl;
    cout << "Label = " << sales2.Label() << endl;
    for (i = 0; i <= 12; ++i)
    {
        cout << sales2[i] << ' ';
        if (i % 6 == 5)
            cout << endl;
    }
    cout << "End of try block 1.\n";
}
catch(LabeledSales::nbad_index & bad)
{
    cout << bad.what();
    cout << "Company: " << bad.label_val() << endl;
    cout << "bad index: " << bad.bi_val() << endl;
}
catch(Sales::bad_index & bad)
{
    cout << bad.what();
    cout << "bad index: " << bad.bi_val() << endl;
}
cout << "\nNext try block:\n";
try
{
    sales2[2] = 37.5;
    sales1[20] = 23345;
    cout << "End of try block 2.\n";
}
catch(LabeledSales::nbad_index & bad)
{
    cout << bad.what();
    cout << "Company: " << bad.label_val() << endl;
    cout << "bad index: " << bad.bi_val() << endl;
}
catch(Sales::bad_index & bad)
{
    cout << bad.what();
    cout << "bad index: " << bad.bi_val() << endl;
}
cout << "done\n";
 return 0;
}

下面是程序清单15.14～程序清单15.16组成的程序的输出：

First try block:
Year = 2011
1220 1100 1122 2212 1232 2334
2884 2393 3302 2922 3002 3544
Year = 2012
Label = Blogstar
12 11 22 21 32 34
28 29 33 29 32 35
Index error in LabeledSales object
Company: Blogstar
bad index: 12
Next try block:
Index error in Sales object
bad index: 20
done