C++：运算符重载和错误处理

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C++：运算符重载和错误处理

c++error-handlingoperator-overloading

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我目前正在研究C++中的运算符重载，为一个简单的2D顶点类实现[]运算符以获取位置信息。这通常是有效的，但我不知道如何处理错误，例如如果操作符越界（在仅具有x和y值的2D顶点类的情况下，如果它大于1，则越界）。

在这种情况下，处理错误的常见方法是什么？

谢谢。

- moka

这是我现在所做的内容：

class ArrayOutOfBounds: public exception{
   virtual const char* what() const throw()
   {
    return "您要访问的数组越界了！";
   }
 };
 
 T& operator[](uint32 _i){
   try{
    if(_i>1){
     throw exOutOfBounds;
    } else {
     return pos[_i];
    }
   } catch (exception& e){
    cout << e.what() << endl;
    exit(0);
   }
  }

- moka

6个回答

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错误处理在任何时候都是棘手的问题。它基本上取决于错误的严重程度以及它发生时是否有任何预期行为。

有四种基本的处理方法：

1. 抛出异常 - 错误处理的大杀器。如果需要，一定要使用它，但是如果不小心使用，可能会自食其果。 - 抛出异常后，跳过抛出点和catch之间的所有内容，只留下死亡和破坏。 - 如果没有被捕获，它将中止您的程序。

2. 返回表示失败的值 - 让程序员检查成功与否，并根据情况做出反应。 - 失败的值取决于类型。指针可以返回NULL或0，STL容器可以返回object.end()，否则未使用的值可以使用（例如-1或“”）。

3. 优雅地处理条件 - 有时，一个错误并不是真正的错误，只是一个麻烦。 - 如果仍然可以提供有用的结果，则一个错误可以轻松地被隐藏起来，而不会伤害任何人。 - 例如，一个超出范围的错误可以只返回数组中的最后一个变量，而无需采用任何混乱的异常处理方法。 - 只要它是可预测的和定义的，程序员就可以按照自己的意愿处理它。

4. 未定义的行为 - 嘿，程序员首先不应该给你提供错误的输入。让他们自己承受痛苦吧。

总的来说，我只会在出现能够破坏程序的问题时使用第一种方法，对于那些没有真正预期从中恢复的问题。否则，将异常用作流程控制的形式与回到goto的日子几乎没有什么区别。

第二种方法可能是非程序破坏性错误中最常见的处理方式，但它的有效性实际上取决于您正在处理的返回类型。它很有优势，因为它允许程序员通过检测故障并自行恢复来在本地控制流程。在处理重载运算符时，它的用途有限，但为了完整起见，我认为我应该加入它。

第三种方法非常具体化。许多错误无法以这种方式处理，即使可以，也可能导致不直观的结果。请谨慎使用，并确保进行彻底记录。或者，不要记录它，假装它是第四种选项。

现在，针对提供的具体示例，即重载operator[]时出现超出范围错误，我个人会选择第四种选项。并不是因为我特别喜欢看其他程序员在处理我的代码时遇到困难（顺带一提，我确实喜欢，但这与讨论无关），而是因为这是预期的行为。

大多数情况下，程序员使用operator[]时，他们期望自己处理边界检查，并不依赖于类型或类来为他们做任何事情。即使在STL容器中，你也可以看到operator[]（没有范围检查）与否则多余的object.at()（进行范围检查）并存。反映出你自己重载运算符的预期行为通常会使代码更加直观。

- goldPseudo

好的，谢谢，我可能会选择第四个选项！无论如何，你的帖子真的很有帮助！ - moka

否则，将异常用作流程控制形式与回到goto时代几乎没有什么区别。哎呀，异常旨在首先解决错误检查问题。它们确保您的代码正确处理错误。未捕获异常将终止程序，这是正确的做法，当您的程序忽略处理错误时（即使只是忽略错误，语言也无法知道它是否严重）。您首选的解决方案2的缺点是很容易忘记或忽略错误检查，从而导致逻辑错误。 - Emily L.

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根据C++语言FAQ，不应该将operator[]用于矩阵或二维数组的实现；而应该使用operator()。点击这里查看FAQ＃13.10 问题在于为多个维度实现[]。

至于错误，如果您不想为重载的运算符提供任何额外参数，那么您将不得不走异常路线（使用exception）（使用operator()的另一个原因）。

- Thomas Matthews

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我认为他的意思是一个有两个元素的向量（即二维空间中的一个点），而不是一个二维矩阵。 - Adam Rosenfield

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我认为加入一个断言可能也是必要的。你是否预见到在二维向量中越界除了（简单？）程序员错误之外还会有其他情况吗？

T& operator[](size_t index)
{
    assert(index < 2 && "Vector index out of bounds");
    return pos[index];
}

如果你要抛出异常，我想你也可以使用out_of_range或者它的派生类型。

- UncleBens

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正如其他人所指出的那样，异常是解决问题的方法。

但是，这似乎是访问点类的一种非常不寻常的习惯用语。我认为更直接的方法是让顶点类具有单独的成员：

class Vertex {
    ...
    double x;
    double y;
};

然后，您可以通过执行诸如vertex1.x - vertex2.x等操作来对它们进行操作，这在我看来比vertex1[0] - vertex2[0]更易读。作为额外的奖励，它完全避免了您的异常问题。

- Peter

好的，我希望它们都可以被访问。你可以使用vertex1.x()-vertex2.x()或vertex[0]-vertex2[0]。基本上，我想把数据放在一个数组中，并添加不同的访问方式。 - moka

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处理超出边界的索引至少有两种选项，而不是使用异常：

仅信任您的输入，记录使用超出边界的索引是未定义行为，并依赖您的调用者是专业人士[*]。
如果索引超出边界，则通过调用 std::terminate() 或直接调用 abort() 等来中止操作，或许在打印错误消息后执行。

这两种方法之间有一种折衷方案，即使用 assert 宏。这将在发行版本（使用 NDEBUG 编译）中执行前者，在调试版本中执行后者。

并不是说异常一定是个坏主意，但它们有它们的问题。然而，如果您从不捕获它们，那么大多数问题都会消失。

在这种情况下，调用者必须向您传递0或1。如果他们有时传递2，并计划捕获当它们这样做时发生的异常，则可能没有希望。不要花太多时间担心这个问题。

另一个选择是接受所有输入，但将它们映射到其中一个值。例如，您可以对输入进行按位与运算。这使得您的代码非常简单，但明显的缺点是它会掩盖其他人的错误。

[*] 并不是说专业人士不会犯错。他们也会，只是不指望你来挽救他们的错误。

- Steve Jessop

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可以查看英文原文，
原文链接

- bmargulies · Accepted Answer

当你必须抛出异常时，就必须抛出。除非你能返回某种魔法爆炸结果值，否则无法诊断重载运算符中的问题。定义一个异常类型，在出现错误时抛出它，并对其进行文档说明。