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More Exceptional C++中文版试读(异常安全议题及技术)

王朝c/c++·作者佚名  2006-01-08
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[Herb Sutter 的名作More Exceptional C++中文版即将出版。作为本书译者,我很高兴将本书推荐给大家。征得华中科技大学出版社同意,我将公开部分译稿,敬请大家批评指正。]

异常安全议题及技术

在现代C++程序设计中,对异常安全(exception safety)议题一无所知却想写出健壮的代码,这无异于痴人说梦。的确如此。

如果你在使用C++标准库,哪怕只是用到了new,你也得为异常做好准备。本章建立在Exceptional C++相应章节的基础上,并讨论了新的议题及相关技术,例如:std::uncaught_exception()是什么?它能帮助你写出更健壮的代码吗?异常安全影响到类的设计吗?或者,它可以只是作为事后的改进手段来使用吗?为什么要用管理者对象(manager objects)来封装资源所有权?为什么“资源获取才是初始化”的认识对于编写安全代码如此重要?

但首先还是让我们来热身一下,看一个有关异常安全的基本话题;这个话题对以下非常重要的C++基本概念进行了说明,并剖析了其更深层的含义:构造具有什么含义?什么是对象的生命期?

条款17:构造函数失败,之一:

对象生命期

难度:4

确切地说,构造函数产生异常时到底会发生些什么?如果异常来自子对象或成员对象的构造期间,情况又会怎样?

1. 请看下面这个类:

// 例17-1

//

class C : private A

{

B b_;

};

在C的构造函数中,如何捕捉从基类子对象(例如A)或成员对象(例如b_)的构造函数中抛出的异常?

2. 请看下面的代码:

// 例17-2

//

{

Parrot p;

}

这个对象的生命期何时开始?何时结束?在对象的生命期之外,对象处于什么状态?最后,如果它的构造函数抛出了一个异常,那将意味着什么?

解答

在C++中增加function try block这一特性后,函数可以捕获异常的范围稍微增大了一些。本条款的内容涉及:

·在C++中,对象构造与构造失败的含义;

·基类或成员子对象的构造函数抛出异常时,function try block可用于转化(而非抑制)这个异常。

方便起见,除非特别指出,本条款中的“成员”指的是“非静态的类数据成员”。

Function Try Block

1. 请看下面这个类:

// 例17-1

//

class C : private A

{

B b_;

};

在C的构造函数中,如何捕捉从基类子对象(例如A)或成员对象(例如b_)的构造函数中抛出的异常?

这正是function try block的用武之地:

// 例17-1(a): 构造函数的function try block

//

C::C()

try

: A ( /*...*/ ) // 可选的初始化列表

, b_( /*...*/ )

{

}

catch( ... )

{

// 一旦A::A()或B::B()抛出异常,我们会来到这儿

// 如果A::A()成功,然后B::B()抛出异常,

// C++语言将保证,在到达本catch block

// 之前,A::~A()会被调用,以摧毁已经创建

// 的基类A子对象。

}

然而,更有趣的问题是:你为什么会想到这么做?这个问题引出了本条款两大要点的第一个。

对象生命期与构造函数异常的含义

过一会儿,我们将回答一个问题,即,上面C的构造函数是否可以(或应该)吸收(absorb)A或B的构造函数产生的异常,从而完全不发出异常。在可以正确回答这个问题之前,我们需要完全了解对象生命期1的概念,以及构造函数抛出异常的含义。

2. 请看下面的代码:

// 例17-2

//

{

Parrot p;

}

这个对象的生命期何时开始?何时结束?在对象的生命期之外,对象处于什么状态?最后,如果它的构造函数抛出了一个异常,那将意味着什么?

让我们一次回答一个问题:

问:一个对象的生命期何时开始?

答:当它的构造函数成功执行完毕并正常返回之时。也就是说,当控制(control)抵达构造函数体的末尾之时,或执行完一个更早的return语句之时。

问:一个对象的生命期何时结束?

__________________

1. 为简化起见,我在这里所说的只是类型为class、具有构造函数的对象的生命期。

答:当它的析构函数开始执行之时。也就是说,当控制抵达析构函数体的开始处之时。

问:对象的生命期结束之后,对象处于什么状态?

答:我们的回答正如一位知名软件大师曾经表述的那样:在谈到一段类似的代码时,他将局部对象(local object)拟人化地称为“他”:

// 例17-3

//

{

Parrot& perch = Parrot();

}

// <-- 独白从这里开始

他并非日渐消瘦!他已经逝去!这只鹦鹉(Parrot)已经芳踪不再!他已经停止了生命!他已经死亡,去见他的造物者去了!他是死尸!被剥夺了生命,安静长眠!如果你没有把他放在枝头(perch),它已经命归黄土![甚至更早,在这个代码块尾部之前]他的代谢过程已经作古!他离开了枝头!他已经撒手人寰,摆脱了尘世的烦恼,拉上了生命的帷幕,加入了唱师班,无影无踪!这是一只前世的鹦鹉(ex-Parrot)!

——Dr. M.Python, B.Math, MA.Sc., Ph.D. (CompSci)2

撇开玩笑不说,此处的重点在于:在生命期开始之前与生命期结束之后,对象的状态完全一样——没有对象存在。就是这样。这一结论将我们带到第二个重要问题前:

问:从构造函数中抛出异常意味着什么?

答:这意味着构造已经失败,对象从没存在过,它的生命期从没开始过。确实,报告构造失败——也就是说,无法正确构造出某种类型的有效对象——的唯一方法是抛出一个异常。(是的,有一条如今已经过时的编程规则是这么说的:“如果程序出了问题,可以将一个状态标志设为‘bad’,让调用者通过一个IsOK()函数去检查它”;后面,我会对此谈谈我的看法。)

顺便说一句,如果构造函数不成功,析构函数就永远不会被调用,其原因正在于此——没有东西可以摧毁。它无法死亡,因为它从来就未曾生存过。请注意,这样一来,“一个对象的构造函数抛出异常”这句话实际上具有矛盾性。这样一种东西甚至不能被称为一个前对象(ex-object)。它从没有生存过,从没有加入过对象家族。它是一个非对象(non-object)。

__________________

2. 向Monty Python致歉。

对于C++的构造函数模型,我们可以总结如下:

只会是二者之一:

a) 构造函数正常返回,即,控制抵达函数体的尾部,或者执行了一个return语句。这种情况下,对象真实存在。

b) 构造函数抛出异常后退出。这种情况下,对象不仅不会继续存在,而且,实际上它根本就从未作为一个对象存在过。

没有其它的可能性。具备了这些知识,我们就可以更好地应对下一条款中的问题了:可否吸收异常?

 
 
 
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