C语言中的异常处理

一 前言：

异常处理，对于做面向对象开发的开发者来说是再熟悉不过了，例如在C#中有

try

{

     ...

}

catch( Exception e){...}

finally{

.....

}

在C++中，我们常常会使用

try{}

...

catch(){}

块来进行异常处理。

说了那么多，那么到底什么是异常处理呢？

异常处理（又称为错误处理）功能提供了处理程序运行时出现的任何意外或异常情况的方法。

异常处理一般有两种模型，一种是"终止模型"，一种是"恢复模型"

"终止模型":在这种模型中,将假设错误非常关键,将以致于程序无法返回到异常发生的地方继续执行.一旦异常被抛出,就表明错误已无法挽回,也不能回来继续执行.

"恢复模型":异常处理程序的工作是修正错误,然后重新尝试调动出问题的方法,并认为的二次能成功. 对于恢复模型,通常希望异常被处理之后能继续执行程序.在这种情况下,抛出异常更像是对方法的调用--可以在Java里用这种方法进行配置,以得到类似恢复的行为.(也就是说,不是抛出异常,而是调用方法修正错误.)或者,把try块放在while循环里,这样就可以不断的进入try块,直到得到满意的结果.

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二 面向对象中的异常处理

大致了解了什么是异常处理后，由于异常处理在面向对象语言中使用的比较普遍，我们就先以C++为例，做一个关于异常处理的简单例子：

问题：求两个数相除的结果。

这里，隐藏这一个错误，那就是当除数为0时，会出现，所以，我们得使用异常处理来捕捉这个异常，并抛出异常信息。

具体看代码：

#include <iostream> #include <exception> using namespace std; class DivideError:public exception {  public:           DivideError::DivideError():exception(){}           const char* what(){             return "试图去除一个值为0的数字";         }  }; double quotion(int numerator,int denominator) {     if(0==denominator)          //当除数为0时，抛出异常      throw DivideError();     return static_cast<double>(numerator)/denominator;     } int main() {     int number1;             //第一个数字     int number2;             //第二个数字     double result;     cout<<"请输入两个数字：" ;     while(cin>>number1>>number2){         try{             result=quotion(number1,number2);             cout<<"结果是 :"<<result<<endl;                      }     //end try         catch(DivideError &divException){             cout<<"产生异常:"                 <<divException.what()<<endl;         }     }      }

 

在这个例子中，我们使用了<expection>头文件中的exception类，并使DivideError类继承了它，同时重载了虚方法what()，以给出特定的异常信息。

而C#中的异常处理类则封装的更有全面，里面封装了常用的异常处理信息，这里就不多说了。

 

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三 C语言中的异常处理

 在C语言中异常处理一般有这么几种方式：

1.使用标准C库提供了abort()和exit()两个函数，它们可以强行终止程序的运行，其声明处于<stdlib.h>头文件中。

2.使用assert(断言)宏调用，位于头文件<assert.h>中，当程序出错时，就会引发一个abort（）。

3.使用errno全局变量，由C运行时库函数提供，位于头文件<errno.h>中。

4.使用goto语句，当出错时跳转。

5.使用setjmp,longjmp进行异常处理。

接下来，我们就依次对这几种方式来看看到底是怎么做的：

我们仍旧以前面处理除数为0的异常为例子。

1.使用exit()函数进行异常终止：

 

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> double diva(double num1,double num2)         //两数相除函数  {     double re;     re=num1/num2;     return re; } int main() {    double a,b,result;  printf("请输入第一个数字：");   scanf("%lf",&a);   printf("请输入第二个数字：");   scanf("%lf",&b);   if(0==b)                                //如果除数为0终止程序    exit(EXIT_FAILURE); result=diva(a,b);    printf("相除的结果是: %.2lf\n",result);     return 0; }

其中exit的定义如下：

_CRTIMP void __cdecl __MINGW_NOTHROW exit (int) __MINGW_ATTRIB_NORETURN;

exit的函数原型：void exit(int)由此，我们也可以知道EXIT_FAILURE宏应该是一个整数，exit（）函数的传递参数是两个宏，一个是刚才看到的EXIT_FAILURE，还有一个是EXIT_SUCCESS从字面就可以看出一个是出错后强制终止程序，而一个是程序正常结束。他们的定义是：

#define EXIT_SUCCESS 0
#define EXIT_FAILURE 1

到此，当出现异常的时候，程序是终止了，但是我们并没有捕获到异常信息，要捕获异常信息，我们可以使用注册终止函数atexit(),它的原型是这样的：intatexit(atexit_t func);

具体看如下程序：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> void Exception(void)                           //注册终止函数，通过挂接到此函数，捕获异常信息  {     printf("试图去除以一个为0的数字，出现异常！\n"); } int main() {     double a,b,result;   printf("请输入第一个数字：");   scanf("%lf",&a);   printf("请输入第二个数字：");   scanf("%lf",&b);   if(0==b)                    //如果除数为0终止程序 ,并挂接到模拟异常捕获的注册函数   {          atexit(Exception);                             exit(EXIT_FAILURE);   }     result=diva(a,b);    printf("相除的结果是: %.2lf\n",result);     return 0; }

这里需要注意的是，atexit（）函数总是被执行的，就算没有exit（）函数，当程序结束时也会被执行。并且，可以挂接多个注册函数，按照堆栈结构进行执行。abort（）函数与exit（）函数类似，当出错时，能使得程序正常退出，这里就不多说了。

2.使用assert()进行异常处理：

assert()是一个调试程序时经常使用的宏，切记，它不是一个函数，在程序运行时它计算括号内的表达式，如果表达式为FALSE  (0),  程序将报告错误，并终止执行。如果表达式不为0，则继续执行后面的语句。这个宏通常原来判断程序中是否出现了明显非法的数据，如果出现了终止程序以免导致严重后果，同时也便于查找错误。  
另外需要注意的是：assert只有在Debug版本中才有效，如果编译为Release版本则被忽略。

我们就前面的问题，使用assert断言进行异常终止操作：构造可能出现出错的断言表达式：assert（number！=0）这样，当除数为0的时候，表达式就为false，程序报告错误，并终止执行。

代码如下：

#include <stdio.h>#include <assert.h>double diva(double num1,double num2)         //两数相除函数 {    double re;    re=num1/num2;    return re;}int main(){  printf("请输入第一个数字：");  scanf("%lf",&a);  printf("请输入第二个数字：");  scanf("%lf",&b);  assert(0!=b);                                //构造断言表达式，捕获预期异常错误   result=diva(a,b);   printf("相除的结果是: %.2lf\n",result);       return 0;}

3.使用errno全局变量，进行异常处理：

errno全局变量主要在调式中，当系统API函数发生异常的时候，将errno变量赋予一个整数值，根据查看这个值来推测出错的原因。

其中的各个整数值都有一个相应的宏定义，表示不同的异常原因：

代码 #define EPERM        1    /* Operation not permitted */#define    ENOFILE        2    /* No such file or directory */#define    ENOENT        2#define    ESRCH        3    /* No such process */#define    EINTR        4    /* Interrupted function call */#define    EIO        5    /* Input/output error */#define    ENXIO        6    /* No such device or address */#define    E2BIG        7    /* Arg list too long */#define    ENOEXEC        8    /* Exec format error */#define    EBADF        9    /* Bad file descriptor */#define    ECHILD        10    /* No child processes */#define    EAGAIN        11    /* Resource temporarily unavailable */#define    ENOMEM        12    /* Not enough space */#define    EACCES        13    /* Permission denied */#define    EFAULT        14    /* Bad address *//* 15 - Unknown Error */#define    EBUSY        16    /* strerror reports "Resource device" */#define    EEXIST        17    /* File exists */#define    EXDEV        18    /* Improper link (cross-device link?) */#define    ENODEV        19    /* No such device */#define    ENOTDIR        20    /* Not a directory */#define    EISDIR        21    /* Is a directory */#define    EINVAL        22    /* Invalid argument */#define    ENFILE        23    /* Too many open files in system */#define    EMFILE        24    /* Too many open files */#define    ENOTTY        25    /* Inappropriate I/O control operation *//* 26 - Unknown Error */#define    EFBIG        27    /* File too large */#define    ENOSPC        28    /* No space left on device */#define    ESPIPE        29    /* Invalid seek (seek on a pipe?) */#define    EROFS        30    /* Read-only file system */#define    EMLINK        31    /* Too many links */#define    EPIPE        32    /* Broken pipe */#define    EDOM        33    /* Domain error (math functions) */#define    ERANGE        34    /* Result too large (possibly too small) *//* 35 - Unknown Error */#define    EDEADLOCK    36    /* Resource deadlock avoided (non-Cyg) */#define    EDEADLK        36/* 37 - Unknown Error */#define    ENAMETOOLONG    38    /* Filename too long (91 in Cyg?) */#define    ENOLCK        39    /* No locks available (46 in Cyg?) */#define    ENOSYS        40    /* Function not implemented (88 in Cyg?) */#define    ENOTEMPTY    41    /* Directory not empty (90 in Cyg?) */#define    EILSEQ        42    /* Illegal byte sequence */

这里我们就不以前面的除数为0的例子来进行异常处理了，因为我不知道如何定义自己特定错误的errno，如果哪位知道，希望能给出方法。我以一个网上的例子来说明它的使用方法：

代码 #include <errno.h>  #include <math.h>  #include <stdio.h>  int main(void)  {  errno = 0;  if (NULL == fopen("d:\\1.txt", "rb"))  {  printf("%d", errno);  }  else  {   printf("%d", errno);  }  return 0;  }

 

这里试图打开一个d盘的文件，如果文件不存在，这是查看errno的值，结果是2、

当文件存在时，errno的值为初始值0。然后查看值为2的错误信息，在宏定义那边#define    ENOFILE        2    /* No such file or directory */
便知道错误的原因了。

4.使用goto语句进行异常处理：

goto语句相信大家都很熟悉，是一个跳转语句，我们还是以除数为0的例子，来构造一个异常处理的例子：

代码 #include <stdio.h>double diva(double num1,double num2)         //两数相除函数 {    double re;    re=num1/num2;    return re;}int main(){  int tag=0;  double a,b,result;  if(1==tag)  {      Throw:    printf("除数为0，出现异常\n");  }   tag=1;  printf("请输入第一个数字：");  scanf("%lf",&a);  printf("请输入第二个数字：");  scanf("%lf",&b);if(b==0)                                   //捕获异常（或许这么说并不恰当，暂且这么理解）  goto Throw;                                //抛出异常   result=diva(a,b);   printf("%d\n",errno);   printf("相除的结果是: %.2lf\n",result);    return 0;}

 

5.使用setjmp和longjmp进行异常捕获与处理：

setjmp和longjmp是非局部跳转，类似goto跳转作用，但是goto语句具有局限性，只能在局部进行跳转，当需要跳转到非一个函数内的地方时就需要用到setjmp和longjmp。setjmp函数用于保存程序的运行时的堆栈环境，接下来的其它地方，你可以通过调用longjmp函数来恢复先前被保存的程序堆栈环境。异常处理基本方法：

使用setjmp设置一个跳转点，然后在程序其他地方调用longjmp跳转到该点（抛出异常).

代码如下所示：

#include <stdio.h>#include <setjmp.h>jmp_buf j;void Exception(void){   longjmp(j,1);} double diva(double num1,double num2)         //两数相除函数 {    double re;     re=num1/num2;    return re;} int main(){    double a,b,result;       printf("请输入第一个数字：");   scanf("%lf",&a);   printf("请输入第二个数字：");  if(setjmp(j)==0)  {   scanf("%lf",&b);   if(0==b)   Exception(); result=diva(a,b);    printf("相除的结果是: %.2lf\n",result);  }  else  printf("试图除以一个为0的数字\n"); return 0;}

 

四 总结：

 

除了以上几种方法之外，另外还有使用信号量等等方法进行异常处理。当然在实际开发中每个人都有各种调式的技巧，而且这文章并不是说明异常处理一定要这样做，这只是对一般做法的一些总结，也不要乱使用异常处理，如果弄的不好就严重影响了程序的效率和结构，就像设计模式一样，不能胡乱使用。