C++

[C++] 析构函数中的异常

2017-05-05  本文已影响354人  何幻

1. 同时发生多个异常

C++并不禁止析构函数吐出异常,但它不鼓励你这样做。
这是有理由的,考虑以下代码:

class Widget{
public:
    ...

    // 假设这个可能吐出一个异常
    ~Widget(){ ... }
};
void doSomething(){
    std::vector<Widget> v;

    // v在这里被自动销毁
}

当vector v被销毁,它有责任销毁其内涵的所有Widget,
假设v内含十个Widget,而在析构第一个元素期间,有个异常被抛出。
其它九个Widget还是应该被销毁(否则它们保存的任何资源都会发生泄漏),
因此,v应该调用它们各个析构函数。

但假设在那些调用期间,第二个Widget析构函数又抛出异常,
现在有两个同时作用的异常,这对C++而言太多了。
在两个异常同时存在的情况下,程序若不是结束执行就是导致不明确行为。

本例中,它会导致不明确的行为,
使用标准程序库的任何其他容器(如list,set),
或TR1的任何容易,或者甚至array,也会出现相同情况。

容器或array并非遇上麻烦的必要条件,只要析构函数吐出异常,
即使并非使用容器或array,程序也可能过早结束或出现不明确行为。
是的,C++不喜欢析构函数吐出异常。

2. 以对象管理资源

这很容易理解,但如果你的析构函数必须执行一个动作,而该动作可能会在失败时抛出异常,该怎么办?
举个例子,假设你使用一个class负责数据库连接:

class DBConnection{
public:
    ...

    // 这个函数返回DBConnection对象
    static DBConnection create();

    // 关闭联机。失败则抛出异常
    void close();
};

为确保客户不忘记在DBConnection对象身上调用close(),
一个合理的想法是创建一个用来管理DBConnection资源的class,并在其析构函数中调用close。

// 这个class用来管理DBConnection对象
class DBConn{
public:
    ...

    // 确保数据库连接总是会被关闭
    ~DBConn(){
        db.close();
    }
private:
    DBConnection db;
};

这便允许客户写出这样的代码:

// 开启一个区块(block)
{
    // 建立DBConnection对象,并交给DBConn对象以便管理    
    DBConn dbc(DBConnection::create());

    // 通过DBConn的接口,使用DBConnection对象
    ...

    // 在区块结束点,DBConn对象被销毁
    // 因而自动为DBConnection对象调用close
}

只要调用close成功,一切都美好,
但如果该调用导致异常,DBConn析构函数会传播该异常,也就是允许它离开这个析构函数。
那会造成问题,因为那就是抛出了难以驾驭的麻烦。

3. 结束程序 vs 吞下异常

两个办法可以避免这一问题,DBConn的析构函数可以。

(1)如果close抛出就结束程序,通常通过调用abort完成:

DBConn::~DBConn(){
    try{
        db.close();
    }catch(...){

        // 制作运转记录,记下对close的调用失败
        ...

        std::abort();
    }
}

如果程序遭遇一个“于析构期间发生的错误”后无法继续执行,“强迫结束程序”是个合理选项,
毕竟它可以阻止异常从析构函数传播出去(那会导致不明确的行为)。
也就是说调用abort可以抢先制“不明确行为”于死地。

(2)吞下因调用close而发生的异常:

DBConn::~DBConn(){
    try{
        db.close();
    }catch(...){

        // 制作运转记录,记下对close的调用失败
        ...
    }
}

一般而言,将异常吞掉是个坏主意,因为它压制了“某些动作失败”的重要信息。
然而有时候吞下异常也比负担“草率结束程序”或“不明确行为带来的风险”好。
为了让这成为一个可行方案,程序必须能够继续可靠的执行,即使在遭遇并忽略一个错误之后。

这些办法都没什么吸引力,
问题在于两者都无法对“导致close抛出异常”的情况作出反应。

4. 给客户处理异常的机会

一个较佳的策略是重新设计DBConn接口,使其客户有机会对可能出现的问题作出反应。
例如DBConn自己可以提供一个close函数,因为赋予客户一个机会得以处理“因该操作而发生的异常”。
DBConn也可以追求其所管理之DBConnection是否已被关闭,并在答案为否的情况下由其析构函数关闭之。
这可防止遗失数据库连接,然而如果DBConnection析构函数调用close失败,
我们又将退回“强迫结束程序”或“吞下异常”的老路:

class DBConn{
public:
    ...
    
    // 供客户使用的新函数
    void close(){
        db.close();
        closed = true;
    }

    ~DBConn(){
        if(!closed){
            // 关闭连接(如果客户不那么做的话)

            try{
                db.close();
            }catch(...){
                // 如果关闭动作失败,记录下来并结束程序或吞下异常

                // 制作运转记录,记下对close的调用失败
                ...
            }
        }
    }

private:
    DBConnection db;
    bool closed;
};

把调用close的责任从DBConn析构函数手上移到DBConn客户手上(但DBConn析构函数仍内含一个“双保险”调用),
可能会给你“肆无忌惮转移负担”的印象,你甚至可能认为它违反了“让接口容易被正确使用”的忠告。
实际上,这两项污名都不成立,如果某个异常可能在失败时抛出异常,而又存在某种需要必须处理该异常,
那么这个异常必须来析构函数以外的某个函数。

因为析构函数吐出异常就是危险,总会带来“过早结束程序”或“发生不明确行为”的风险,
本例说的是,由客户自己调用close并不会对他们带来负担,而是给他们一个处理错误的机会,否则他们没机会响应。
如果他们不认为这个机会有用(或许他们坚信不会有错误发生),可以忽略它,依赖DBConn析构函数去调用close。
如果真有错误发生,如果close的确抛出异常,而且DBConn吞下该异常或结束程序,
客户没有立场抱怨,毕竟他们曾有机会一手处理问题,而他们选择了放弃。

总结

析构函数绝对不要吐出异常,如果一个析构函数调用的函数可能抛出异常,
析构函数应该捕捉任何异常,然后吞下它们(不传播)或结束程序。
如果客户需要对某个操作函数运行期间抛出的异常做出反应,那么class应该提供一个普通函数(而非在析构函数中)执行该操作。


Effective C++ - P44

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