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C++实现并优化异常系统的方法

C语言 来源：互联网作者：酷站发布时间：2022-08-01 12:20:13 人浏览

摘要

C++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

C++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" ", m_message_trace[i]);

}

void ExceptionStackTrace::throw_(SuperException except) {

// 抛出一个异常

printf("Unhandled exception: %s: %s ", 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 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 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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原文链接 : https://blog.csdn.net/weixin_45061161/article/details/125993499

Tag : C++(87)

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