20-异常何时会迷失方向

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15.3.10　异常何时会迷失方向

异常被引发后，在两种情况下，会导致问题。如果它是在带异常规范的函数中引发的，则必须与规范列表中的某种异常匹配（在继承层次结构中，类类型与这个类及其派生类的对象匹配），否则称为意外异常（unexpected exception）。在默认情况下，这将导致程序异常终止（虽然C++11摒弃了异常规范，但仍支持它，且有些现有的代码使用了它）。如果异常不是在函数中引发的（或者函数没有异常规范），则必须捕获它。如果没被捕获（在没有try块或没有匹配的catch块时，将出现这种情况），则异常被称为未捕获异常（uncaught exception）。在默认情况下，这将导致程序异常终止。然而，可以修改程序对意外异常和未捕获异常的反应。下面来看如何修改，先从未捕获异常开始。

未捕获异常不会导致程序立刻异常终止。相反，程序将首先调用函数terminate()。在默认情况下，terminate()调用abort()函数。可以指定terminate()应调用的函数（而不是abort()）来修改terminate()的这种行为。为此，可调用set_terminate()函数。set_terminate()和terminate()都是在头文件exception中声明的：

typedef void (*terminate_handler)();
terminate_handler set_terminate(terminate_handler f) throw();  // C++98
terminate_handler set_terminate(terminate_handler f) noexcept; // C++11
void terminate();            // C++98
void terminate() noexcept; // C++11

其中的typedef使terminate_handler成为这样一种类型的名称：指向没有参数和返回值的函数的指针。set_terminate()函数将不带任何参数且返回类型为void的函数的名称（地址）作为参数，并返回该函数的地址。如果调用了set_terminate()函数多次，则terminate()将调用最后一次set_terminate()调用设置的函数。

来看一个例子。假设希望未捕获的异常导致程序打印一条消息，然后调用exit()函数，将退出状态值设置为5。首先，请包含头文件exception。可以使用using编译指令、适当的using声明或std ::限定符，来使其声明可用。

#include <exception>
using namespace std;

然后，设计一个完成上述两种操作所需的函数，其原型如下：

void myQuit()
{
    cout << "Terminating due to uncaught exception\n";
    exit(5);
}

最后，在程序的开头，将终止操作指定为调用该函数。

set_terminate(myQuit);

现在，如果引发了一个异常且没有被捕获，程序将调用terminate()，而后者将调用MyQuit()。

接下来看意外异常。通过给函数指定异常规范，可以让函数的用户知道要捕获哪些异常。假设函数的原型如下：

double Argh(double, double) throw(out_of_bounds);

则可以这样使用该函数：

try {
    x = Argh(a, b);
}
catch(out_of_bounds & ex)
{
    ...
}

知道应捕获哪些异常很有帮助，因为默认情况下，未捕获的异常将导致程序异常终止。

原则上，异常规范应包含函数调用的其他函数引发的异常。例如，如果Argh()调用了Duh()函数，而后者可能引发retort对象异常，则Argh()和Duh()的异常规范中都应包含retort。除非自己编写所有的函数，并且特别仔细，否则无法保证上述工作都已正确完成。例如，可能使用的是老式商业库，而其中的函数没有异常规范。这表明应进一步探讨这样一点，即如果函数引发了其异常规范中没有的异常，情况将如何？这也表明异常规范机制处理起来比较麻烦，这也是C++11将其摒弃的原因之一。

在这种情况下，行为与未捕获的异常极其类似。如果发生意外异常，程序将调用unexpected()函数（您没有想到是unexpected()函数吧？谁也想不到！）。这个函数将调用terminate()，后者在默认情况下将调用abort()。正如有一个可用于修改terminate()的行为的set_terminate()函数一样，也有一个可用于修改unexpected()的行为的set_unexpected()函数。这些新函数也是在头文件exception中声明的：

typedef void (*unexpected_handler)();
unexpected_handler set_unexpected(unexpected_handler f) throw();  // C++98
unexpected_handler set_unexpected(unexpected_handler f) noexcept; // C++11
void unexpected();          // C++98
void unexpected() noexcept; // C+0x

然而，与提供给set_terminate()的函数的行为相比，提供给set_unexpected()的函数的行为受到更严格的限制。具体地说，unexpected_handler函数可以：

通过调用terminate()（默认行为）、abort()或exit()来终止程序；
引发异常。

引发异常（第二种选择）的结果取决于unexpected_handler函数所引发的异常以及引发意外异常的函数的异常规范：

如果新引发的异常与原来的异常规范匹配，则程序将从那里开始进行正常处理，即寻找与新引发的异常匹配的catch块。基本上，这种方法将用预期的异常取代意外异常；
如果新引发的异常与原来的异常规范不匹配，且异常规范中没有包括std ::bad_exception类型，则程序将调用terminate()。bad_exception是从exception派生而来的，其声明位于头文件exce ption中；
如果新引发的异常与原来的异常规范不匹配，且原来的异常规范中包含了std ::bad_exception类型，则不匹配的异常将被std ::bad_exception异常所取代。

总之，如果要捕获所有的异常（不管是预期的异常还是意外异常），则可以这样做：

首先确保异常头文件的声明可用：

#include <exception>
using namespace std;

然后，设计一个替代函数，将意外异常转换为bad_exception异常，该函数的原型如下：

void myUnexpected()
{
    throw std::bad_exception(); //or just throw;
}

仅使用throw，而不指定异常将导致重新引发原来的异常。然而，如果异常规范中包含了这种类型，则该异常将被bad_exception对象所取代。

接下来在程序的开始位置，将意外异常操作指定为调用该函数：

set_unexpected(myUnexpected);

最后，将bad_exception类型包括在异常规范中，并添加如下catch块序列：

double Argh(double, double) throw(out_of_bounds, bad_exception);
...
try {
    x = Argh(a, b);
}
catch(out_of_bounds & ex)
{
    ...
}
catch(bad_exception & ex)
{
    ...
}

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