C++异常系统
阿莫·西林 人气:0C++原本的异常系统是这个样子的：
调用what()方法时只返回异常的名称，并没有显示抛出异常的位置和堆栈跟踪，功能上显得少许的贫瘠...
下面这个是我自己实现的改良版的异常处理系统：
可以看到详细的信息，下面是实现过程。
一、模拟栈展开的过程
网上看到别人用一些很奇怪的方法来获取堆栈信息，从而实现堆栈跟踪。
个人觉得很费劲，而且还要安装第三方库。
于是我们可以写一个类来模拟这个过程。
定义一个叫做ExceptionStackTrace的类：
class ExceptionStackTrace {
private:
const char** m_message_trace = nullptr; // 方法名数组
size_t* m_line_trace = nullptr; // 行数数组
int m_top; // 栈顶
int m_size; // 大小
public:
ExceptionStackTrace(int size);
void push(const char* message); // 入栈一个方法
void pop(); // 出栈一个方法
bool empty() const; // 判断是否为空
int top() const; // 返回栈顶索引
int size() const; // 返回大小
void print_stack_trace() const; // 打印堆栈跟踪信息
void throw_(SuperException except); // 抛出一个异常，需要继承SuperException这个后面会讲到
};既然是模拟，所以需要在程序最前面定义一个静态的对象，使用时在每一个函数的开始和结束部分加上这两句：
static ExceptionStackTrace est = 128;
void method(...) {
est.push(__FUNCSIG__);
... // 异常抛出在这里可以被捕捉
est.pop();
}
main ...当调用方法时，会在调用ExceptionStackTrace的push方法，将方法信息压栈。
之后再执行方法内部的语句。
最后在将方法出栈，模拟方法已被调用完毕。
下面是实现代码：
ExceptionStackTrace::ExceptionStackTrace(int size) {
// 尺寸不能是负数
if (size <= 0) throw std::exception("Size should greater than 0.");
m_message_trace = new const char*[size];
m_top = 0;
m_size = size;
}
void ExceptionStackTrace::push(const char* message) {
// 方法信息压栈
m_message_trace[m_top] = message;
++m_top;
}
void ExceptionStackTrace::pop() {
// 方法信息出栈，栈空抛异常
if (this->empty()) throw std::exception("Exception stack trace empty!");
--m_top;
}
bool ExceptionStackTrace::empty() const {
return m_top == 0;
}
int ExceptionStackTrace::top() const {
return m_top;
}
int ExceptionStackTrace::size() const {
return m_size;
}
void ExceptionStackTrace::print_stack_trace() const {
// 从后往前，因为栈的性质后进先出
for (int i = m_top - 1; i >= 0; --i) {
printf(" At method \"%s\"\n", m_message_trace[i]);
}
}
void ExceptionStackTrace::throw_(SuperException except) {
// 抛出一个异常
printf("Unhandled exception: %s: %s\n", except.exception_name(), except.message());
this->print_stack_trace();
exit(-1);
}二、新异常处理系统中异常的定义
异常包括信息和异常名称，同时还需要支持自定义异常。
所以我们可以搞一个用于新异常系统的父类异常，自定义的异常全部继承这个类即可。
父类的名字叫SuperException，下面是类结构：
#define M_GetName(data) #data // 宏定义，获取字符串形式类的名称
class SuperException {
private:
const char* m_exception_name = nullptr; // 异常名称
const char* m_message = nullptr; // 异常消息
public:
// 构造函数
SuperException(const char* message, const char* exception_name = M_GetName(SuperException));
const char* message() const; // 获取异常消息
const char* exception_name() const; // 获取异常名称
};然后是实现部分：
SuperException::SuperException(const char* message, const char* exception_name) {
m_message = message;
m_exception_name = exception_name;
}
const char* SuperException::message() const {
return m_message;
}
const char* SuperException::exception_name() const {
return m_exception_name;
}具体用法：
int main() {
est.push(__FUNCSIG__);
int i = 0;
scanf_s("%d", &i);
if (i == 128) est.throw_(SuperException("这是一个异常。"));
est.pop();
return 0;
}当输入128时：
三、超级运用
#include "ExceptionStackTrace.h"
static ExceptionStackTrace est = 128;
// 自定义一个异常
class IndexOutOfBoundsException : public SuperException {
public:
IndexOutOfBoundsException(const char* message, const char* exception_name = M_GetName(Exception))
: SuperException(message, exception_name) {
}
};
// 自定义一个异常
class BadArrayException : public SuperException {
public:
BadArrayException(const char* message, const char* exception_name = M_GetName(Exception))
: SuperException(message, exception_name) {
}
};
template<typename T> class Array {
private:
T* m_array;
size_t m_length;
private:
// 下标检查
void index_check(size_t index) {
est.push(__FUNCSIG__);
if (index >= m_length) {
est.throw_(IndexOutOfBoundsException("Index out of bounds."));
}
est.pop();
}
public:
// 构造器
Array(size_t length) {
est.push(__FUNCSIG__);
m_length = length;
try {
m_array = new T[length];
} catch (std::bad_alloc) {
est.throw_(BadArrayException("Cannot create a Array object because no space."));
}
est.pop();
}
// 索引访问
T& operator[](size_t index) {
est.push(__FUNCSIG__);
index_check(index);
est.pop();
return m_array[index];
}
};
int main() {
est.push(__FUNCSIG__);
Array<void*> a = 128;
a[129] = new char[16];
est.pop();
return 0;
}结果：
为一的遗憾就是没法加上行号文件等提示信息，如果能够实现的话，我将会在下一篇博客中提及。
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