为什么一些C++标准函数缺少文字异常规范？

Question

有些函数应该是非抛出异常的，但标准没有提及。例如，关联式容器中的erase(q)（其中q表示一个有效的可以解引用的常量迭代器）。根据[res.on.exception.handling#4]，这允许实现抛出任何标准异常：

在C++标准库中定义了没有Throws段落但具有潜在抛出异常规范的函数可能会抛出实现定义的异常。 170实现应通过抛出标准异常类（[bad.alloc]，[support.exception]，[std.exceptions]）或派生自它们的异常来报告错误。

如果你想要吞咽它们抛出的任何实现定义的异常，你必须使用try-catch块。

std::set<int> s{1};
try
{
    s.erase(s.cbegin());
}
catch (...) {}

这很丑陋且效率低下，但却是必要的。因此我也不知道它有什么好处。

- Blackteahamburger

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这些函数具有较窄的合约，它们的输入必须符合前置条件，否则行为将是未定义的。您不应该假装它们会抛出异常，而是确保满足它们的前置条件。 - StoryTeller - Unslander Monica

@StoryTeller - 不诋毁Monica，所以如果我满足条件，我可以忽略它们是否抛出异常，然后做任何我想做的事情吗？ - Blackteahamburger

如果符合条件，函数应执行其规定的操作。我不明白你所说的“忽略”和“随意”。应用程序应处理异常，但将每个操作包装在try中并非解决方法。 - StoryTeller - Unslander Monica

@StoryTeller - 不要诽谤Monica，谢谢。我误解了你的意思。 - Blackteahamburger

请将以下与编程相���的内容从英语翻译成中文。仅返回翻译后的文本：请勿在问题正文中添加答案。相反，您应该将其作为答案添加。允许并鼓励回答自己的问题。 - Adriaan

@Adriaan 我刚刚将问题的这一部分标记为已解决...我无法给出答案... - Blackteahamburger

Answer 1

这里有一篇论文（被其他标准库提议引用）介绍了不在某些标准库函数上指定noexcept的原因：N3248: noexcept Prevents Library Validation 如果一个标准规定不会抛出任何异常的函数确实抛出了异常，则进入了未定义行为的领域。这是您代码中存在的错误。捕获并忽略它肯定不是正确的做法。

例如，在以下代码中：

std::set<int> s;
try
{
    s.erase(s.cbegin());
}
catch (...) {}

在调试模式下，由于未满足前提条件（s.cbegin() 无法被解引用），可能会使得 s.erase 抛出 C++ 异常，这样程序似乎可以正常运行但并不会被察觉，而在发布模式下则会发生其他意外情况，例如崩溃或无限循环等。

如果标准规定该函数为 noexcept，即使在调试模式下该函数也不能抛出异常。

然而，标准库允许添加 noexcept 规范，即使标准中未明确声明，很多标准库都这么做了。这给了标准库实现者自由选择合适的方式（如在 <release_set> 中使用 noexcept(true)，而在 <debug_set> 中使用 noexcept(false)）。

当然，如果你知道前提条件已满足（如 if (!s.empty()) s.erase(s.cbegin());），你就知道不会抛出异常，不需要编写任何异常处理代码。

另请参阅：为什么 vector 访问操作符没有指定为 noexcept？

- Artyer

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我明白。但是你没有解释为什么erase(k)没有noexcept，它不会导致未定义的行为。 - Blackteahamburger

@Blackteahamburger 我举了一个例子，说明它确实会发生这种情况（例如，给它结束迭代器、给它另一个容器的迭代器，或者其他地方的 UB 打破了集合的内部结构并被检测到）。 - Artyer

@Blackteahamburger 即使 < 被标记为 noexcept，如果 erase 检测到 < 不形成有效的全序关系（UB），或者由于其他 UB 破坏了容器之前的某些操作，它仍可能失败。此外，当库在非调试模式下构建时，它们通常被标记为 noexcept。标准允许但不强制要求这样做。 - Artyer

因此，可以使用更严格的条件noexcept说明符。 - Blackteahamburger

@Blackteahamburger，看起来N3248并不建议在先前的UB情况下删除noexcept。但是erase仍然要求您传递的对象是您比较对象的弱排序的一部分。 - Artyer