Visual C++中的异常处理浅析

 

2.3异常处理函数

在标准C++中，还定义了数个异常处理的相关函数和类型（包含在头文件<exception>中）：

namespace std

{

    //EH类型

    class bad_exception;

    class exception;

   

    typedef void (*terminate_handler)();

    typedef void (*unexpected_handler)();

   

    // 函数

    terminate_handler set_terminate(terminate_handler) throw();

    unexpected_handler set_unexpected(unexpected_handler) throw();

   

    void terminate();

    void unexpected();

   

    bool uncaught_exception();

}

其中的terminate相关函数与未被捕获的异常有关，如果一种异常没有被指定catch模块，则将导致terminate()函数被调用，terminate()函数中会调用ahort()函数来终止程序。可以通过set_terminate(terminate_handler)函数为terminate()专门指定要调用的函数，例如：

#include <cstdio>

#include <exception>

using namespace std;

//定义Point结构体（类）

typedef struct tagPoint

{

    int x;

    int y;

} Point;

//扔出Point异常的函数

static void f()

{

    Point p;

    p.x = 0;

    p.y = 0;

    throw p;

}

//set_terminate将指定的函数

void terminateFunc()

{

    printf("set_terminate指定的函数/n");

}

 

int main()

{

    set_terminate(terminateFunc);

    try

    {

       f();   //抛出Point异常

    }

    catch (int)  //捕获int异常

    {

       printf("捕获到int异常");

    }

    //Point将不能被捕获到,引发terminateFunc函数被执行

   

    return 0;

}

这个程序将在控制台上输出 “set_terminate指定的函数” 字符串，因为Point类型的异常没有被捕获到。当然，它也会弹出图1所示对话框（因为调用了abort()函数）。

上述给出的仅仅是一个set_terminate指定函数的例子。在实际工程中，往往使用set_terminate指定的函数进行一些清除性的工作，其后再调用exit(int)函数终止程序。这样，abort()函数就不会被调用了，也不会输出图1所示对话框。

 

关于标准C++的异常处理，还包含一些比较复杂的技巧和内容，我们可以查阅《more effective C++》的条款9～条款15。

 

3.MFC异常处理

MFC中异常处理的语法和语义构建在标准C++异常处理语法和语义的基础之上，其解决方案为：

MFC异常处理 = MFC 异常处理类 ＋ 宏

 

3.1宏

MFC定义了TRY、CATCH（及AND_CATCH、END_CATCH）和THROW（及THROW_LAST）等用于异常处理的宏，其本质上也是标准C++的try、catch和throw的进一步强化，由这些宏的定义可知：

#ifndef _AFX_OLD_EXCEPTIONS

 

#define TRY { AFX_EXCEPTION_LINK _afxExceptionLink; try {

 

#define CATCH(class, e) } catch (class* e) /

    { ASSERT(e->IsKindOf(RUNTIME_CLASS(class))); /

       _afxExceptionLink.m_pException = e;

 

#define AND_CATCH(class, e) } catch (class* e) /

    { ASSERT(e->IsKindOf(RUNTIME_CLASS(class))); /

       _afxExceptionLink.m_pException = e;

 

#define END_CATCH } }

 

#define THROW(e) throw e

#define THROW_LAST() (AfxThrowLastCleanup(), throw)

 

// Advanced macros for smaller code

#define CATCH_ALL(e) } catch (CException* e) /

    { { ASSERT(e->IsKindOf(RUNTIME_CLASS(CException))); /

       _afxExceptionLink.m_pException = e;

 

#define AND_CATCH_ALL(e) } catch (CException* e) /

    { { ASSERT(e->IsKindOf(RUNTIME_CLASS(CException))); /

       _afxExceptionLink.m_pException = e;

 

#define END_CATCH_ALL } } }

 

#define END_TRY } catch (CException* e) /

    { ASSERT(e->IsKindOf(RUNTIME_CLASS(CException))); /

       _afxExceptionLink.m_pException = e; } }

这些宏在使用语法上，有如下特点：

（1）用TRY 块包含可能产生异常的代码；

（2）用CATCH块检测并处理异常。要注意的是，CATCH块捕获到的不是异常对象，而是指向异常对象的指针。此外，MFC靠动态类型来辨别异常对象；

（3）可以在一个TRY 块上捆绑多个异常处理捕获块，第一次捕获使用宏CATCH，以后的使用AND_CATCH，而END_CATCH则用来结束异常捕获队列；

（4）在异常处理程序内部，可以用THROW_LAST 再次抛出最近一次捕获的异常。

 

3.2 MFC 异常处理类

MFC较好地将异常封装到CException类及其派生类中，自成体系，下表给出了MFC 提供的预定义异常：

异常类	含义
CMemoryException	内存不足
CFileException	文件异常
CArchiveException	存档/序列化异常
CNotSupportedException	响应对不支持服务的请求
CResourceException	Windows 资源分配异常
CDaoException	数据库异常（DAO 类）
CDBException	数据库异常（ODBC 类）
COleException	OLE 异常
COleDispatchException	调度（自动化）异常
CUserException	用消息框警告用户然后引发一般 CException 的异常

 

标准C++的异常处理可以处理任意类型的异常，而3.1节的MFC 宏则只能处理CException 的派生类型，下面我们看一个CFileException的使用例子：

#include <iostream.h>

#include "afxwin.h"

 

int main()

{

    TRY

    {

       CFile f( "d://1.txt", CFile::modeWrite );

    }

    CATCH( CFileException, e )

    {

       if( e->m_cause == CFileException::fileNotFound )

           cout << "ERROR: File not found/n" << endl;      

    }

    END_CATCH    

}

在这个程序中，如果D盘根目录下不存在“1.TXT”这个文件，将抛出CFileException异常，而且错误原因成员变量m_cause被设置为fileNotFound，我们以CATCH( CFileException, e )就可以捕获到。错误原因被定义为CFileException中的枚举(enum)，如下：

enum {

    none,

    generic,

    fileNotFound,

    badPath,

    tooManyOpenFiles,

    accessDenied,

    invalidFile,

    removeCurrentDir,

    directoryFull,

    badSeek,

    hardIO,

    sharingViolation,

    lockViolation,

    diskFull,

    endOfFile

};

我们在使用MFC相关类时，MFC会自动抛出异常，当然我们也可以自行在程序中利用AfxThrowXXXException()抛出各种类型的异常，其中的XXX与前文的MFC异常类表对应。我们看AfxThrowFileException的例子：

#include <iostream.h>

#include "afxwin.h"

 

int main()

{

    TRY

    {

       AfxThrowFileException(CFileException::fileNotFound);

    }

    CATCH( CFileException, e )

    {

       if( e->m_cause == CFileException::fileNotFound )

           cout << "ERROR: File not found/n" << endl;      

    }

    END_CATCH    

}

在此程序中，我们在TRY块自行利用MFC提供的全局函数AfxThrowFileException抛出了CFileException异常，其后在CATCH块抓住了这个异常。

 

MFC建议不再使用TRY、CATCH和THROW宏，而是直接使用标准C++的方式。

4.结构化异常处理

结构化异常处理（Structured Exception Handling，简称SEH）是微软针对Windows程序异常处理进行的扩展，在Visual C++中，它同时支持C和C++语言。SEH不宜与标准C++异常处理和MFC异常处理混用，对于C++程序，微软建议使用标准C++的异常处理。

为了支持SEH，Visual C++中定义了四个关键字（由于这些关键字是非标准关键字，其它编译器不一定支持），用以扩展C 和C++语言：

（1）__except

（2）__finally

（3）__leave

（4）__try

其基本语法为：

__try

{

...//可能导致异常的被监控代码块

}

__except(filter-expression)

{

...//异常处理函数

}

或：

__try

{

...

}

__finally

{

...//终止

}

其执行的步骤如下：

（1）__try块被执行；

（2）如果__try块没有出现异常，则执行到__except块之后；否则，执行到__except块，根据filter-expression的值决定异常处理方法：

a. filter-expression的值为EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION (–1)

恢复异常，从发生异常处下面开始执行，异常处理函数本身不被执行；

b. filter-expression的值为EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH (0)

异常不被识别，拒绝捕获异常，继续搜索下一个异常处理函数；

c. filter-expression的值为EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER (1)

异常被识别，终止异常，从异常发生处开始退栈，一路上遇到的终止函数都被执行。

看看这个例子：

//例4-1

#include "stdio.h"

 

void main()

{

    int* p = NULL;   // 定义一个空指针

    puts("SEH begin");

    __try

    {

       puts("in try");

       __try

       {

           puts("in try");

           *p = 0;    // 引发一个内存访问异常

       }

       __finally

       {

           puts("in finally");

       }

    }

    __except(puts("in filter"), 1)

    {

       puts("in except");

    }

    puts("SEH end");

}

程序的输出为：

SEH begin

in try      //执行__try块

in try      //执行嵌入的__try块

in filter   //执行filter-expression，返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER

in finally  //展开嵌入的__finally

in except   //执行对应的__except块

SEH end     //处理完毕

如果我们把__except(puts("in filter"), 1)改为__except(puts("in filter"), 0)，程序的输出将变为：

SEH begin

in try      //执行__try块

in try      //执行嵌入的__try块

in filter   //执行filter-expression，返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH

in finally  //展开嵌入的__finally

程序的执行也告崩溃，弹出如图3所示的对话框。

图3 不能被正确执行的SEH

要想这个程序能正确地执行，我们可以在第一个__try块的外面再套一个__try块和一个接收filter-expression返回值为EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER的__except块，程序改为：

//例4-2

#include "stdio.h"

 

void main()

{

    int* p = NULL;   // 定义一个空指针

    puts("SEH begin");

    __try

    {

       __try

       {

           puts("in try");

           __try

           {

              puts("in try");

              *p = 0;    // 引发一个内存访问异常

           }

           __finally

           {

              puts("in finally");

           }

       }

       __except(puts("in filter"), 0)

       {

           puts("in except");

       }

    }

    __except(puts("in filter"), 1)

    {

       puts("in except");

    }

    puts("SEH end");

}

程序输出：

SEH begin

in try      //执行__try块

in try      //执行嵌入的__try块

in filter1  //执行filter-expression，返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH

in filter2  //执行filter-expression，返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER

in finally  //展开嵌入的__finally

in except2   //执行对应的__except块

SEH end     //处理完毕

由此可以看出，因为第一个__except的filter-expression返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH 的原因，“in except1”没有被输出。程序之所以没有崩溃，是因为最终碰到了接收EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER的第2个__except。

SEH使用复杂的地方在于较难控制异常处理的流动方向，弄不好程序就“挂”了。如果把例4-1中的__except(puts("in filter"), 1)改为__except(puts("in filter"), -1)，程序会进入一个死循环，输出：

SEH begin

in try      //执行__try块

in try      //执行嵌入的__try块

in filter //执行filter-expression，返回EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION

in filter

in filter

in filter

in filter

…//疯狂输出“in filter”

最后疯狂地输出“in filter”，我们把断点设置在__except(puts("in filter"), -1)语句之前，按F5会不断进入此断点。

 

5.各种异常处理的对比

    下表给出了从各个方面对这本文所给出的Visual C++所支持的四种异常处理进行的对比：

异常处理	支持语言	是否标准	复杂度	推荐使用
C异常处理	C语言	标准C	简单	推荐
C++异常处理	C++语言	标准C++	较简单	推荐
MFC异常处理	C++语言	仅针对MFC程序	较简单	不推荐
SEH异常处理	C和C++语言	仅针对Microsoft 编译环境	较复杂	不推荐

   

    本文所讲解的仅仅是Visual C++异常处理的初步知识，对于更深入的内容，还需要我们在不断的编程过程中去领悟和学习。

在程序设计过程中，我们不能嫌异常处理“麻烦”，对可能的错误视而不见、不加考虑。因为避免了异常处理的“麻烦”，将会给我们的程序带来更大的“麻烦”。而程序中包含必要的异常处理，也是对一位优秀程序员的基本要求。