在现实世界中，如何使用throw，try {} catch {}？

Question

我是一名有用的助手，可以为您翻译文本。

我的意思是，我知道所有关于throw、try{}catch{}的语言规则，但我不确定在实际世界中是否正确使用它们。请看以下示例：

我们有一大段科学代码，可以进行各种图像处理，最近我们决定将其改进并使其更加健壮。其中一个经常使用的例程是void rotate_in_place(float* image, image_size sz)；

为了使它更加健壮，我们在代码开头添加了一些合理性检查：

void rotate_in_place(float* image, image_size sz) {
    // rotate_in_place does not support non-square image;
    if (sz.nx != sz.ny)  throw NonSquareImageError;
    // rotate_in_place does not support image too small or too large
    if (sz.nx <= 2 || sz.nx > 1024)  throw WrongImageSizeError;
    // Real rode here
    .....
}

现在的问题是，rotate_in_place() 在超过1000个地方被使用，我是否应该用 try{} catch{} 来包装每个 rotate_in_place() 的调用呢？这样做看起来会使代码变得非常臃肿。另一个可能性是不包装任何 try{} catch{} 并让程序退出，但这与仅仅使用 exit() 有什么不同吗？

if (sz.nx != sz.ny) {
    cerr << "Error: non-squared image error!\n";
    exit(0);
}

简而言之，我对使用throw、try和catch的真正好处不太确定，有什么好的建议吗？

- John Yang

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以裸指针形式获取图像？很高兴我不用处理你的代码库。 - Puppy

嗯，我们在科学界工作，代码的质量通常不是我们的主要关注点，因为主要目标是快速编写代码和快速计算结果。像错误处理、可扩展性、可读性等方面经常被忽视。话虽如此，如果您有任何更好的解决方案，我会非常感激。 - John Yang

使用std::vector来存储数据（或者也可以使用Boost.MultiArray），使用某种类型的Image结构体来同时保存数据和元数据。不关心质量似乎不太科学。 - Cat Plus Plus

我是说，我们非常关心代码的正确性和效率，但我认为在其他问题上花费太多时间通常是过度的。毕竟，我们不是软件工程师，我们只是想利用计算机的计算能力。 - John Yang

实际上，在科学界存在很多关于这个问题的争议。科学家应该在编程方面关注多少？或者他们应该雇用什么样的人？如果雇用一个在同一科学领域的人，他知道所有的东西，但有时会编写不规范的代码。如果雇用一名专业程序员，则需要花费大量精力向他解释事情。 - John Yang

Answer 1

每个处理错误的网站都需要使用try-catch块。具体取决于您的设计，但我怀疑您不需要在每个rotate_in_place调用站点处理错误，您可能会大部分时间内避免向上传播错误。

打印错误并使用exit有三个问题：

1. 无法处理错误。 exit不是处理错误的方法（除非在错误绝对关键时进行操作，但您的函数无法知道这一点-调用者可能有恢复的方法）。 2. 扩展了写入硬编码流的函数责任范围，这甚至可能不可用（这是rotate_in_place而不是rotate_in_place_and_print_errors_and_kill_the_program_if_something_is_wrong），这会影响重用性。 3. 使用此方法会丢失所有调试信息（可以从未处理的异常生成堆栈跟踪，但您无法处理每次退出的函数-未处理的异常是错误，但是这是一个错误，您可以追踪到源头）。

- Cat Plus Plus

Answer 2

例外的一般规则是，“立即调用站点是否关心这里正在发生的事情？” 如果调用站点确实关心，则返回状态码可能是有意义的。否则，抛出异常更合适。

考虑一下-当然，您的原地旋转方法有几种无效的参数类型，在这种情况下，您应该抛出std :: invalid_argument。调用rotate_in_place的调用者不太可能想要处理或知道如何处理图像不是正方形的情况，因此最好将其表示为异常。

Another possibility is do not wrap any try{} catch{} and let the program exit, but how is this different from just using

if (sz.nx != sz.ny) {
    cerr << "Error: non-squared image error!\n";
    exit(0);
}

这是因为如果有人想要将您的函数放入GUI应用程序中，他们不必基于错误终止程序。他们可以将异常转化成用户友好的形式或其他类型。

现在它也对您有好处 - 您不必仅仅为了进行错误写入而将引入该翻译单元。

通常我会使用类似于以下的模式:

int realEntryPoint()
{
    //Program goes here
}

int main()
{
    //Allow the debugger to get the exception if this is a debug binary
    #ifdef NDEBUG
    try
    #endif
    {
      return realEntryPoint();
    }
    #ifdef NDEBUG
    catch (std::exception& ex)
    {
      std::cerr << "An exception was thrown: " << ex.what() << std::endl;
    }
    #endif
}

- Billy ONeal

Answer 3

现在的问题是，rotate_in_place() 在1000多个地方被使用，我是否应该将每个 rotate_in_place() 的调用都包装在 try{} catch {} 中？这看起来会使代码变得非常臃肿。

这样做确实会如此，并且违背了首次使用异常的初衷。

另一种可能性是不包装任何 try{} catch{} 并让程序退出，但这与仅使用 [...] 有何不同？

您始终可以稍后更改异常处理的位置。如果在某个时刻，您发现一个更好的地方来合理地处理错误（例如恢复错误），那么这就是您放置 catch 的时候。有时它在抛出异常的函数中；有时它在调用链的顶部。

请确保在 main 中放置一个 catch-all，以防万一。从标准异常（例如 std::runtime_error）派生异常可以使这样做变得更加容易。

- Fred Foo

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完全同意。这违背了首次使用异常的目的。 - C. K. Young

Answer 4

在使用异常处理的过程中，遵循以下简单规则：

• 只要由于用户输入错误可能会发生任何问题（内部逻辑应通过断言/日志记录来处理），就抛出异常。尽早抛出，并尽可能多地抛出：与 .Net 异常相比，C++ 异常通常是非常便宜的。
• 如果无法处理错误，就让异常传播。这基本上意味着总是让其传播。

需要记住的是：异常应该冒泡到可以处理的地方。这可能意味着弹出一个带有一些错误格式化的对话框，或者暗示某个不重要的逻辑最终将不会被执行等等。

- Alexandre C.

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`As soon as anything bad c...terminate called after throwing an instance of 'std::runtime_error'` - Matteo Italia

Answer 5

你可以让 rotate_in_place 函数在调用成功时返回一个布尔值。并通过函数参数返回旋转后的图像。

bool rotate_in_place(float* image, image_size sz, float** rotated_image) {
    // rotate_in_place does not support non-square image;
    if (sz.nx != sz.ny)  return false;
    // rotate_in_place does not support image too small or too large
    if (sz.nx <= 2 || sz.nx > 1024)  return false;
    // Real rode here
    .....
    return true;
}

- RvdK

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由于问题陈述中提到“现在的问题是rotate_in_place()在1000多个地方使用，...”，将返回类型从void更改为bool可能不可行。 - DavidRR

Answer 6

使用异常允许调用者决定如何处理错误。如果您在函数内直接调用exit，那么程序将退出而不允许调用者决定如何处理错误。此外，使用exit，堆栈对象将不会被解除。 :-(

- C. K. Young

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虽然，如果异常没有被捕获，堆栈展开就不能保证，因此最好有一个顶层的 try 块（仅打印异常并退出），至少可以保证堆栈展开。 - Matteo Italia

Answer 7

这要看情况。

通常情况下，异常是需要被捕获和处理的。在您的情况下，是否有可能处理异常（例如，用户提供了一个非正方形的图像，那么您可以要求他们再试一次）。但是如果您无法对其进行任何处理，则使用 cerr 是可行的方法。

- WaelJ

Answer 8

嗯，我同意使用异常确实会导致代码膨胀。这是我不喜欢它们的主要原因。

无论如何，就你的例子而言：抛出异常和仅使用exit()的关键区别在于，由于异常处理发生（或应该发生）在生成错误/异常的程序片段之外，您不需要指定函数/类的用户如何处理错误。通过使用异常，您可以允许不同的处理方式，例如中止程序、报告错误甚至从某些错误中恢复。

TLDNR：如果您使用异常，则生成异常的代码部分不需要指定如何处理异常情况。这在外部程序中发生，并且可以根据代码的使用方式进行更改。

- Michael Nett

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嗯，C++ FAQ认为不使用异常会导致代码膨胀。 - DavidRR