【Exceptional C++（8）】代码的复杂性（二）

问题

• 如下函数是异常安全（出现异常时仍能正常工作）还是异常中立（能将所有异常传给调用者）的，假设所有被调用的函数都是异常安全的（可能抛出异常但没有任何副作用）？如果是异常安全，它支持basic guarantee还是strong guarantee？

String EvaluateSalaryAndReturnName(Employee e)
{
    if (e.Title() == "CEO" || e.Salary() > 100000)
    {
        cout << e.First() << " " << e.Last() << " is overpaid" << endl;
    }
    return e.First() + " " + e.Last();
}

解答

• 该函数满足basic guarantee：出现异常时函数不产生资源泄漏
• 该函数不满足strong guarantee：如果函数由异常造成失败，程序的状态必须保持不变。这里有两个不同的副作用
  • 一个"...overpaid..."消息被送到cout
  • 一个名称字符串被返回
• 如果考虑到第二点函数就可以满足strong guarantee，因为异常产生时值不会返回
• 如果考虑到第一点函数仍不是异常安全的，原因是
  • 如果消息的第一部分被送到cout，整个消息被完全送到cout前有异常抛出，此时已有一部分消息被输出了
  • 消息成功输出，之后函数产生异常，这个消息也已经被送到cout了，尽管该函数因为异常失败
• 要满足strong guarantee，函数必须保证原子性，要么两件事都做要么都不做，要达到此要求可进行如下修改

String EvaluateSalaryAndReturnName(Employee e)
{
    String result = e.First() + " " + e.Last();
    if (e.Title() == "CEO" || e.Salary() > 100000)
    {
        String message = e.First() + " " + e.Last() + " is overpaid\n";
        cout << message;
    }
    return result;
}

• 这段代码还不错，为了让整个string只使用一个<<调用，用换行符代替了endl，但仍有瑕疵

String theName;
theName = EvaluateSalaryAndReturnName(bob);

• 函数传值返回，String的拷贝构造函数被调用，然后调用拷贝赋值运算符拷贝到theName，如果这两个拷贝操作有任何一个失败函数副作用都会产生影响，消息已被完全输出，返回值也已完全构造，结果却丢失了。我们会想到避免拷贝操作来避免此问题，让函数接受一个non-const引用，并用于保存返回值

void EvaluateSalaryAndReturnName(Employee e, String& r)
{
    String result = e.First() + " " + e.Last();
    if (e.Title() == "CEO" || e.Salary() > 100000)
    {
        String message = e.First() + " " + e.Last() + " is overpaid\n";
        cout << message;
    }
    r = result;
}

• 然而对r赋值仍然可能失败，这样一个副作用被完成，另一个没被完成，所以这种做法也不行。解决方法是使用动态内存分配，隐藏产生第二个副作用（返回值）的操作，同时保证第一个副作用（打印操作）被完成后，只使用不抛出异常的操作把结果安全返回给调用者，这种强安全性的代价是效率

shared_ptr<String> EvaluateSalaryAndReturnName(Employee e)
{
    shared_ptr<String> result = new String(e.First() + " " + e.Last());
    if (e.Title() == "CEO" || e.Salary() > 100000)
    {
        String message = e.First() + " " + e.Last() + " is overpaid\n";
        cout << message;
    }
    return result;
}

• 提供强异常安全通常要放弃一部分性能
• 如果一个函数含有多重副作用，那么其总是无法成为强异常安全的，此时唯一的办法就是将函数分成几个函数，以使得每个分函数的副作用能被自动完成
• 并非所有函数都需要强异常安全性，原始代码和第一次修改的代码已经能满足basic guarantee了。许多情况下，第一次尝试的代码已经足够好用，能将副作用在异常情况下发生的可能性减到最小，而不必非得损失一定性能