具有良好设计的异常机制的C++项目

Question

有人知道一个开源的C++应用程序，带有良好设计/稳健的异常机制，这样我就可以得到一些灵感吗？ 我看到的大多数代码/示例都会做出可疑的事情，例如：

1. 抛出带有消息字符串作为参数的对象。 这似乎是错误的，因为它将异常标记为致命的，一个错误消息可以在更高层次上显示给用户，留下很少的空间供客户端代码尝试处理异常。 即使异常是致命的，像不同的语言环境一样，似乎在抛出点格式化消息是一个坏主意。
2. 使用大量从基本异常类派生的不同异常类。 为每个可能出错的事情（打开文件、读取文件、写入文件、创建线程等）引入一个新的类/类型仅仅是感觉上不对。 在最高级别捕获所有未处理的异常时，使用基本类型会丢失显示有意义的错误消息所需的类型信息。
3. 为每个组件/库使用从基本异常类派生的一个异常类，并将其作为参数赋予一个错误代码以指示确切的错误。 使用基本类型捕获会导致模棱两可。（我们捕获了谁的错误代码“3”？）...

欢迎给出一些正确的方向指引。

- Unimportant

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我见过的最简单的C++异常机制是Symbian的实现。一切都是int，没有异常类或消息。'Leave'与异常同义：http://www.developer.nokia.com/Community/Wiki/Using_TRAP - James

(1) 异常字符串是为程序员而非用户设计的，请勿在此处使用本地化。 (2) 否则编译器如何确定正确的展开位置呢？ (3) 显然，这就是错误代码的问题所在。请不要这样做。 - Mooing Duck

@James：简单并不总是好的。在那种情况下，我会称其为糟糕的。 - Mooing Duck

如果你正在使用基本类型来处理异常，那么你可能做错了。 - Mooing Duck

@Mooing Duck：为什么这样说？它运行得非常好。我认为为异常考虑一个类层次结构完全是过度设计。 - James

Answer 1

为了解决这三个问题，我发现对我来说最好的方法是抛出自己的定制异常，该异常源自于std::runtime_error。就像这样：

#include <exception>

class ChrisAException : public std::runtime_error
{
      /// constructor only which passes message to base class
      ChrisAException(std::string msg)
      : std::runtime_error(msg)
      {

      }
}

它允许接受一个字符串，我通常会按照以下格式输入（假设x为负数是无效的输入，表示调用它的内容有误）：

#include "ChrisAException.h"

void myfunction(int x)
{

    if(x < 0) 
    {
        throw ChrisAException("myfunction(): input was negative!");
    }

    // rest of your function
} 

请记住，这些异常中的字符串更多地是为程序员而不是最终用户设计的。接口的程序员应该在本地化失败时显示有意义的内容。异常中的字符串可以被记录或在调试时查看（最好！）

这样，最终您可以使用以下方式捕获它：

try
{
      // high level code ultimately calling myfunction

}
catch(ChrisAException &cae)
{
       // then log cae.what()
}
catch(std::runtime_error &e)
{
       // this will also catch ChrisAException's if the above block wasn't there
}
catch(...)
{
      // caught something unknown
}

我个人不喜欢定义过多的异常类型或给出错误代码，我让字符串消息来报告问题。

通常情况下，我使用C++异常表示"程序出现了问题"，并且不用于处理正常情况。因此，在算法执行期间抛出的异常要么表示"向用户标记出现了问题"，要么表示"不告诉用户"（取决于它对他们正在进行的操作有多重要），但肯定会记录日志，并以某种方式通知程序员。

我不使用C++异常来处理非本质上是编程错误的情况，例如，某些不正确的逻辑或被错误调用的情况。例如，我不会使用C++异常来处理像DVD写入程序中没有空白DVD这样的正常程序情况。对于这种情况，我会有明确的返回代码，让用户知道是否存在空白DVD（可能会弹出一个对话框等）。

请记住，C++异常处理的一部分是展开堆栈到try-catch块。对我来说，这意味着中止程序中正在进行的操作并清理堆栈。对于像DVD示例这样的问题，您不应该希望展开大量的堆栈。它并不是灾难性的。你应该只是让用户知道然后再让他们重试。

但是，这是我使用C++异常的首选方式，基于我的经验和阅读。我也可以接受其他意见。

编辑：根据评论者的建议，将std::exception更改为std::runtime_error。

- Chris A.

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最高级别的捕获代码如何确定异常的类型，以便尝试处理它或为用户打印错误消息？比较哪个字符串？ - Unimportant

在 MSVC（不符合规范的）实现中，std::exception没有接受字符串参数的构造函数。虽然不是特别重要，但仍需注意。对于遵循规范的编译器，您可以考虑使用std::runtime_error代替。 - Tamás Szelei

你无法处理 catch(...)，因此该块应该 始终 以 throw; 结束以继续退回。 - Mooing Duck

如果您无法“修复”导致错误的情况（因为您甚至不知道错误的类型），那么程序将处于未知状态。在这种情况下，唯一“正确”的做法是崩溃/重启。互联网上有很多关于此的文章。 - Mooing Duck

@MooingDuck：如果进入catch（...）块，程序如何保持在未知状态？已经进行了解旋，析构函数运行，事务被回滚，内存被释放。出现了问题，但您的不变量受到了保护。 - Ben Voigt