当异常变量未定义时，通过引用捕获异常

Question

当捕获异常时，标准指导是按值抛出，按引用捕获。据我所知，这是由于以下两个原因：

1. 如果异常是由于内存不足而引发的，我们不会调用可能终止程序的复制构造函数。 2. 如果异常是继承层次结构的一部分，我们可能会在异常上进行对象切片。

如果在catch块中没有定义异常名称，那么这些问题（实际上是第一点，如果我们没有变量名称，则切片不会成为问题）仍然有效吗？

例如：

catch(my_exception)
{ ... }

或者

catch(my_exception &)
{ ... }

在这种情况下，如果通过值捕获异常，程序是否仍然有可能终止？我的感觉是，在技术上仍然有可能。

注意：我之所以问这个问题，是因为我不得不审核某人在这种情况下放置了一个按值捕获的catch。正如问题中所示，我并不确定任何选择的技术影响，但我认为，在一致性方面，无论如何，在这种情况下通过引用进行捕获更好（在任何情况下通过引用进行捕获没有任何不利影响）。

- Christopher Howlin

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尽管捕获 my_exception& 是标准操作，但我发现大多数情况下异常并未被修改，因此最好是捕获 my_exception const&。请注意，what 是 const 的。 - Matthieu M.

这个问题启发了一个关于在这种情况下复制省略的问题：https://dev59.com/x1vUa4cB1Zd3GeqPrThg - Potatoswatter

Answer 1

标准不要求在未命名异常对象的情况下进行特殊优化。相反，它要求像复制初始化临时对象一样产生效果。这种复制可能导致动态分配内存。

N3290 §15.3/16: 如果exception-declaration指定了名称，则声明一个变量，该变量从异常对象进行复制初始化(8.5)。如果exception-declaration表示对象类型但未指定名称，则从异常对象复制初始化(8.5)一个临时对象(12.2)。变量或临时对象的生命周期在处理程序退出后结束，在处理程序中初始化任何自动对象的销毁之后。

上述段落没有提及按引用捕获，因此人们可以合理地得出结论，无论是否通过引用捕获异常对象，都适用于该段落；总之会构造一个副本。

然而，下一段话与此相矛盾：

N3290 §15.3/17: 当处理程序声明非常量对象时，对该对象所做的任何更改都不会影响通过throw-expression执行初始化的临时对象。当处理程序声明对非常量对象的引用时，对引用对象所做的任何更改都是对通过throw-expression执行初始化的临时对象的更改，并且应该对重新抛出该对象产生影响。

因此，声明类型T&（其中T为非const）是C++11要求直接引用抛出对象的唯一情况，而不是复制。在C++03中也是这样，只是C++03有关于as-if优化的额外措辞。因此，正式偏好应为：

    catch( T& name )

并且

    catch( T& )

然而，我总是像这样捕获异常：catch( T const& )。从实际角度来看，我们可以假设编译器将优化为对抛出对象的直接引用，即使可能存在设计情况，观察到的程序效果也不符合标准。例如：<evil grin>

#include <stdio.h>
#include <stdexcept>

struct Error
    : std::runtime_error
{
public:
    static Error* pThrown;

    char const* pMessage_;
    Error()
        : std::runtime_error( "Base class message" )
        , pMessage_( "Original message." )
    {
        printf( "Default-construction of Error object.\n" );
        pThrown = this;
    }

    Error( Error const& other )
        : std::runtime_error( other )
        , pMessage_( other.pMessage_ )
    {
        printf( "Copy-construction of Error obejct.\n" );
    }

    char const* what() const throw() { return pMessage_; }
};

Error*  Error::pThrown  = 0;

int main()
{
    printf( "Testing non-const ref:\n" );
    try
    {
        throw Error();
    }
    catch( Error& x )
    {
        Error::pThrown->pMessage_ = "Modified message.";
        printf( "%s\n", x.what() );
    }

    printf( "\n" );
    printf( "Testing const ref:\n" );
    try
    {
        throw Error();
    }
    catch( Error const& x )
    {
        Error::pThrown->pMessage_ = "Modified message";
        printf( "%s\n", x.what() );
    }
}

使用MinGW g++ 4.4.1和Visual C++ 10.0编译，输出结果为...

测试非const引用：
错误对象的默认构造。
修改消息。
测试const引用：
错误对象的默认构造。
修改消息。

一个拘泥于形式的人可能会说两个编译器都不符合规范，没有为Error const&情况创建副本。一个纯粹实践的从业者可能会说：嘿，你还能期望什么呢？而我认为标准中的措辞在这里非常不完美，如果有什么问题，应该明确允许上述输出，以便通过对const的引用进行捕获既安全又高效。

总结：

• 通过引用捕获不会调用可能终止程序的复制构造函数。

• 标准只保证对非const引用的情况。

• 实际上，如上所示，即使在影响程序结果时，也保证了对const引用的情况。

祝好！

- Cheers and hth. - Alf

Answer 2

我更喜欢引用捕获。编译器可以将异常丢弃作为优化并不进行复制，但这只是一种可能性。通过引用捕获可以给您带来确定性。

- R. Martinho Fernandes

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问题：即使异常的复制构造函数具有副作用，编译器是否可以优化掉复制？ - R. Martinho Fernandes

Answer 3

可能与您的异常相关联的是不可见的数据，例如vtable。

vtable是一种不可见的数据结构，它携带有关特定多态（即虚拟）成员函数的位置信息。在一般情况下，该表会占用对象本身的一些内存。这可能是指向某个外部表的指针大小，甚至是整个表。就像往常一样，这取决于具体情况。

- Sebastian Mach

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您能否详细说明在这种情况下可能意味着什么？ - Christopher Howlin