C 語言異常處理（五十二）

        我們今天來看下異常處理，在看 C++ 的異常處理之前，先來看看 C 語言中的異常處理。那么什么是異常呢？在程序運(yùn)行過程中可能會(huì)產(chǎn)生異常，異常（Exception）與 Bug 的區(qū)別是：異常是程序運(yùn)行時(shí)可預(yù)料的執(zhí)行分支，而 Bug 是程序中的錯(cuò)誤，是不被預(yù)期的運(yùn)行方式。

        下來我們來看看異常和 Bug 的對(duì)比：a> 異常比如運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生除 0 的情況，需要打開的外部文件不存在，數(shù)組訪問時(shí)越界；b> Bug 是使用野指針，堆數(shù)組使用結(jié)束后未釋放，選擇排序無法處理長度為 0 的數(shù)組。在 C 語言中的經(jīng)典處理方式為：if ... else ... 。if 語句中處理的是正常情況代碼邏輯，else 語句中處理的是異常情況代碼邏輯。

        我們還是以代碼為例來看看除法操作異常的處理

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

double divide(double a, double b)
{
    const double delta = 0.000000000000001;
    double ret = 0;
    
    if( !((-delta < b) && (b < delta)) )
    {
        ret = a / b;
    }
    else
    {
        ret = 0;
    }
    
    return ret;
}

int main()
{
    cout << divide(1, 1) << endl;
    cout << divide(1, 0) << endl;

    return 0;
}

        我們看看編譯結(jié)果

        執(zhí)行的結(jié)果是正確的，但是如果我們打印的是 0/1 的結(jié)果呢？我們就不知道執(zhí)行的到底是正確的情況還是異常的情況。那么我們?cè)谏厦娉绦蛑械?divide 函數(shù)中添加一個(gè)參數(shù)，用來表示執(zhí)行結(jié)果的正確與否，根據(jù)這個(gè)參數(shù)的值來判斷執(zhí)行是否正常。程序如下

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

double divide(double a, double b, int* valid)
{
    const double delta = 0.000000000000001;
    double ret = 0;
    
    if( !((-delta < b) && (b < delta)) )
    {
        ret = a / b;
        
        *valid = 1;
    }
    else
    {
        *valid = 0;
    }
    
    return ret;
}

int main()
{
    int valid = 0;
    double r = divide(1, 0, &valid);
    
    if( valid )
    {
        cout << "r = " << r << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Divided by zero..." << endl;
    }

    return 0;
}

        我們來看看編譯結(jié)果

        再來試試 0/1 呢

        我們看到結(jié)果已經(jīng)正確的執(zhí)行了。但是這個(gè)程序有個(gè)缺陷，便是 divide 函數(shù)需要 3 個(gè)參數(shù)，難以理解它的用法，而且 divide 函數(shù)調(diào)用后必須判斷 valid 代表的結(jié)果，當(dāng) valid 為 true 時(shí)，運(yùn)算結(jié)果正常；當(dāng) valid 為false 時(shí)，運(yùn)算結(jié)果出現(xiàn)異常。在 C 語言還有一種異常處理的方式，通過 setjmp() 和 longjmp() 進(jìn)行判斷。下來我們來講講這兩個(gè)函數(shù)的原型及其意思：a> int setjmp(jmp_buf env) 是將當(dāng)前上下文保存在 jmp_buf 結(jié)構(gòu)體中；b> void longjmp(jmp_buf env, int val) 從 jmp_buf 結(jié)構(gòu)體中恢復(fù) setjmp() 保存的上下文，最終從 setjmp 函數(shù)調(diào)用點(diǎn)返回，返回值為 val；下來我們通過示例代碼來進(jìn)行分析

#include <iostream>
#include <string>
#include <csetjmp>

using namespace std;

static jmp_buf env;

double divide(double a, double b)
{
    const double delta = 0.000000000000001;
    double ret = 0;
    
    if( !((-delta < b) && (b < delta)) )
    {
        ret = a / b;
    }
    else
    {
        longjmp(env, 1);
    }
    
    return ret;
}

int main()
{
    if( setjmp(env) == 0 )
    {
        double r = divide(1, 0);
        
        cout << "r = " << r << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Divided by zero..." << endl;
    }

    return 0;
}

        在它進(jìn)入 main 函數(shù)的 if 語句后，會(huì)將 0 保存在當(dāng)前的 env 中，然后 setjmp 函數(shù)會(huì)保存當(dāng)前的上下文信息。然后執(zhí)行 divide 函數(shù)，進(jìn)入到 divide 函數(shù)中，會(huì)進(jìn)入到 else 分支。longjmp 函數(shù)則會(huì)將 1 保存到 env 中并將程序的執(zhí)行流跳轉(zhuǎn)到 setjmp 處，此時(shí) env 為 1，因此條件不成立，所以會(huì)打印出 Divided by zero...，我們來看看編譯結(jié)果

        我們?cè)賮砜纯?1/1 呢，進(jìn)入到 divide 函數(shù)中，它會(huì)執(zhí)行 if 語句進(jìn)行正常的計(jì)算之后直接便會(huì)返回 ret，便會(huì)輸出結(jié)果

        雖然這是兩個(gè)參數(shù)，但是它有一定的缺陷。setjmp() 和 longjmp() 的引入就必然涉及到使用全局變量，暴力跳轉(zhuǎn)導(dǎo)致代碼的可讀性降低，其本質(zhì)還是 if ... else ... 異常處理方式。它的暴力跳轉(zhuǎn)會(huì)破壞 C 語言的結(jié)構(gòu)化特性（順序執(zhí)行、選擇執(zhí)行、循環(huán)執(zhí)行）。C 語言中的經(jīng)典異常處理方式會(huì)使得程序中邏輯混入大量的處理異常的代碼。正常邏輯代碼和異常處理代碼混合在一起，導(dǎo)致代碼迅速膨脹，難以維護(hù)。那么在 C++ 中肯定便會(huì)有更好的異常處理方式，我們后面會(huì)繼續(xù)學(xué)習(xí)。通過對(duì) C 語言中異常處理的學(xué)習(xí)，總結(jié)如下：1、程序中不可避免的會(huì)發(fā)生異常；2、異常是在開發(fā)階段就可以預(yù)見的運(yùn)行時(shí)問題；3、C 語言中通過經(jīng)典的 if ... else ... 方式處理異常，在 C++ 中存在更好的異常處理方式。

        歡迎大家一起來學(xué)習(xí) C++ 語言，可以加我QQ：243343083。