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明智运用C++异常规范（Exception Specifications）

news 2025/8/1 14:03:14

《More Effective C++：35个改善编程与设计的有效方法》
读书笔记：明智运用 exception specifications

在C++中，异常规范（exception specifications） 是函数声明的一部分，用于明确函数可能抛出的异常类型（如 void f() throw(int) 表示仅抛int类型异常）。它的设计初衷是提升代码可读性（明确异常契约），并辅助编译器检测异常行为的一致性。然而，实际使用中，异常规范却像一把“双刃剑”——看似美好，实则暗藏诸多陷阱。本文结合《Effective C++》条款14的思路，剖析异常规范的利弊与实践要点。

一、异常规范的“美好初衷”

异常规范的核心价值体现在两点：

文档化辅助：明确函数的异常行为，让调用者清晰知道“可能面临哪些异常”，比注释更具约束力。
编译期检测：编译器会局部检查函数抛出的异常是否符合规范。若函数抛出未声明的异常，运行时会触发 unexpected() 函数（默认调用 terminate()，最终导致程序终止）。

二、异常规范的“隐藏陷阱”

1. 编译器检查的局限性

编译器仅做局部检查，无法保证“调用链”的一致性。例如：

void f1(); // 无异常规范，可抛任意异常  
void f2() throw(int) {  f1(); // 合法！但f1若抛非int异常，会违反f2的规范  
}

即使f2声明只抛int，但调用无规范的f1时，编译器不会报错。运行时若f1抛其他异常，unexpected() 会被触发，程序可能直接终止。

2. 模板与异常规范的冲突

模板的类型参数无法预测，若为模板加异常规范，极易“翻车”。例如：

template <class T>  
bool operator==(const T& lhs, const T& rhs) throw() { // 承诺不抛异常  return &lhs == &rhs;  
}

看似安全，但如果T的operator&被重载并抛出异常（如内存分配失败），则operator==的异常规范会被违反。由于模板实例化的不确定性，永远不要给模板加意味深长的异常规范。

3. 回调函数的风险

当函数允许用户注册回调（如事件处理）时，若自身有异常规范，而回调无规范，调用时可能违反约束。例如：

using Callback = void (*)(int, int, void*); // 无异常规范  
class Event {  
public:  void registerCallback(Callback cb) { cb_ = cb; }  void trigger() const throw() { // 承诺不抛异常  cb_(0, 0, nullptr); // 若cb抛异常，违反规范！  }  
private:  Callback cb_;  
};

解决方法：要么约束回调的异常规范（如 using Callback = void (*)(int, int, void*) throw();），要么让trigger本身不加异常规范。

三、应对异常规范的“补救措施”

若必须使用异常规范，可通过以下方式降低风险：

1. 替换`unexpected()`函数

默认情况下，unexpected() 会调用 terminate() 终止程序。我们可以自定义unexpected()，将非预期异常转换为已知类型（如 bad_exception 或自定义类型），让异常继续传播：

class UnexpectedException {};  
void convertUnexpected() {  throw UnexpectedException(); // 替换非预期异常  
}  int main() {  set_unexpected(convertUnexpected); // 注册自定义处理函数  // ...  
}