异常对象在哪里存储，堆还是栈？如何在不同的类中访问它？

Question

最近一位面试官问我，C++中的异常对象是在堆上还是栈上分配的？我不确定，但我回答说它在栈上分配，因为我认为没有“new”或“malloc”。这个回答正确吗？

然后他继续问我，如果它在栈上，假设类A抛出了一个异常对象，比如“e”，而类B捕获了“e”。由于“e”在A的栈上，那么B如何访问这个“e”?

对于第二个问题，我不是很清楚。有人能给我一些示例代码，展示“类A抛出e，类B捕获它”的情况吗？此外，我猜B可以通过复制值或地址来捕获e，但面试官只是否定了我的回答，没有给出正确的答案，那么正确的答案是什么？是否有机制可以确保类对象可以从其他类对象中捕获异常？谢谢~

- TonyLic

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类有它们自己的堆栈？听起来像是一个困惑的面试官。堆栈用于实现函数，整个程序使用同一个；函数抛出异常，函数捕获异常。 - molbdnilo

@molbdnilo - 一个程序可以有多个堆栈。这取决于编译器和所选选项。通常，一个程序在其整个生命周期中使用相同的堆栈，但这并非必需。 - StarPilot

@Deduplicator：回答者们似乎意见不一。能否解释一下？ - Silicomancer

https://dev59.com/_nI-5IYBdhLWcg3w0cKG - Deduplicator

@Deduplicator 或者两者都可以 :-). 这取决于实现方式。但在实践中，它既不是这样，也很难想象一个使用其中任何一种方式的实现仍然能够正常工作。 - James Kanze

Answer 1

来自 [except.throw]/15.1/4:

除了3.7.4.1中提到的情况外，异常对象的内存分配方式未指定。

最终参考文献[basic.stc.dynamic.allocation]/4表示：

[注意]: 特别地，全局分配函数不会被调用来为[...]异常对象 (15.1) 分配存储空间。 — 注释结束]

- Kerrek SB

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这个注释有点含糊不清（至少没有更多的上下文）。显然，异常不能通过通常的堆栈分配机制进行分配，因此必须调用某种分配函数。（但答案的关键在于第一个引用。在我实际研究过的所有实现中，都使用了自定义分配机制，因此异常既不在堆上也不在栈上。） - James Kanze

@JamesKanze：你说得对，上下文（即这与全局分配函数的定义有关）在这里会有所帮助。 - Kerrek SB

是的。我认为它指的是§3.7中描述的全局分配函数，因为这些函数不能仅用于异常。但是，如果没有上下文，人们很容易理解它指的是任何可全局访问的分配函数。 - James Kanze

clang 调用一个分配异常对象的函数，如果无法分配，则可能返回 nullptr；因此这似乎是一个常规的堆分配。如果该函数返回 nullptr，则 clang 生成的代码调用 std::terminate()。我认为这是分配异常对象的通常方式。 - Bonita Montero

Answer 2

无法将其堆栈，因为当异常被抛出时，堆栈会展开，并且如果在导致异常的帧中分配了异常对象，则会丢失该异常对象。我记得在C ++ Primer，第5版中读到过这方面的内容。它说：“异常对象驻留在由编译器管理的空间中，保证对任何调用catch的代码可访问。异常对象在完全处理异常后被销毁。”结合@Kerrek上面的回答，我相信它是分配的单独空间，并且是特定于编译器的。

- anurag-jain

Answer 3

“但我回答了 stack，因为我认为没有“new”或“malloc”。这正确吗？”基本上是的，不过异常处理有点特殊，因为它会展开堆栈以进行 throw 操作。”

 struct SomeException {
 };

 void throwing_func() {
      throw SomeException();
 }

 int main() {
     try {
         throwing_func();
     }
     catch(const SomeException& ex) {
         std::cout << "Caught 'SomeException' exception" << std::endl;
     }
 }

本地作用域

void throwing_func() {
      throw SomeException();
}

这种方法有点类似于查找一个局部作用域，并将该类型的局部作用域与最佳匹配的catch(...)语句进行匹配。

- πάντα ῥεῖ

Answer 4

抛出新的std::exception vs 抛出std::exception

上面的链接有一个相当不错的答案。

我认为答案会是“通常”是在堆上，因为你抛出的是位于堆上的对象，但如果它是静态对象（不确定这样的东西是否存在），那么它将位于栈上。

- Bhaskar Bhattacharya