异常应该在 C++ 中链接吗？

Question

我刚刚完成了一个 C++ 程序的工作，在该程序中我实现了自己的异常（尽管源自 std::exception）。当一个异常导致连锁反应，向上传播错误并引发其他异常时，我所采用的做法是在模块中的每个适当步骤（读取类）连接错误消息。即旧的异常本身被删除并创建一个新的异常，但带有更长的错误消息。

这可能对我的小程序有用，但最终我对我的方法不是很满意。首先，除了最后一个例外之外，不保留行号（尽管目前尚未应用）和文件名；实际上，第一个例外中的信息最令人感兴趣。

我认为通过将异常链接在一起可以更好地处理这个问题；即旧异常在新异常的构造函数中提供。但如何实施呢？当异常超出方法的范围时，异常是否会消失，从而阻止人们使用异常指针？如果异常可以是任何派生类的，如何复制和存储异常？

这最终让我考虑 C++ 中的链接异常是否是一个好主意。也许人们应该只创建一个异常，然后向其中添加额外的数据（就像我一直在做的那样，但可能以一种更好的方式）？

您对此有何回应？由另一个引起的异常是否应该链接在一起以保留某种“异常跟踪”——以及应该如何实现？ ——或者应该使用单个例外并附加附加数据——应该如何完成？

Answer 1

自从提出这个问题以来，C++11 标准已经发生了显着的变化。
我在有关异常的讨论中不断错过这一点，但以下方法（嵌套异常）可以解决问题：

使用 std::nested_exception 和 std::throw_with_nested

StackOverflow 此处和此处，介绍如何在代码中获取异常的回溯，而无需调试器或繁琐的日志记录，只需编写一个适当的异常处理程序将重新抛出嵌套异常。

由于您可以使用任何派生异常类来执行此操作，因此您可以向此类回溯添加大量信息！
您还可以查看我的 GitHub 上的 MWE，其中回溯看起来类似于这：

Library API: Exception caught in function 'api_function'
Backtrace:
~/Git/mwe-cpp-exception/src/detail/Library.cpp:17 : library_function failed
~/Git/mwe-cpp-exception/src/detail/Library.cpp:13 : could not open file "nonexistent.txt"

Answer 2

如果您希望数据比接收它的 catch 块更长寿，除了通过 throw; 重新抛出之外，有必要将数据从异常对象复制到链中。 （例如，其中包括如果 catch 块通过 throw obj; 退出。）

这可以通过将要保存在堆上的数据并实现 <例如，对异常内的私有数据进行 code>swap（C++0x 中的move）。

当然，在使用带有异常的堆时需要小心……但话又说回来，在大多数现代操作系统中，内存过量使用完全阻止了 new 抛出，无论好坏。良好的内存裕度和在完全崩溃时从链中删除异常应该可以保证它的安全。

struct exception_data { // abstract base class; may contain anything
    virtual ~exception_data() {}
};

struct chained_exception : std::exception {
    chained_exception( std::string const &s, exception_data *d = NULL )
        : data(d), descr(s) {
        try {
            link = new chained_exception;
            throw;
        } catch ( chained_exception &prev ) {
            swap( *link, prev );
        } // catch std::bad_alloc somehow...
    }

    friend void swap( chained_exception &lhs, chained_exception &rhs ) {
        std::swap( lhs.link, rhs.link );
        std::swap( lhs.data, rhs.data );
        swap( lhs.descr, rhs.descr );
    }

    virtual char const *what() const throw() { return descr.c_str(); }

    virtual ~chained_exception() throw() {
        if ( link && link->link ) delete link; // do not delete terminator
        delete data;
    }

    chained_exception *link; // always on heap
    exception_data *data; // always on heap
    std::string descr; // keeps data on heap

private:
    chained_exception() : link(), data() {}
    friend int main();
};

void f() {
    try {
        throw chained_exception( "humbug!" );
    } catch ( std::exception & ) {
        try {
            throw chained_exception( "bah" );
        } catch ( chained_exception &e ) {
            chained_exception *ep = &e;
            for ( chained_exception *ep = &e; ep->link; ep = ep->link ) {
                std::cerr << ep->what() << std::endl;
            }
        }
    }

    try {
        throw chained_exception( "meh!" );
    } catch ( chained_exception &e ) {
        for ( chained_exception *ep = &e; ep->link; ep = ep->link ) {
            std::cerr << ep->what() << std::endl;
        }
    }
}

int main() try {
    throw chained_exception(); // create dummy end-of-chain
} catch( chained_exception & ) {
    // body of main goes here
    f();
}

输出（适当地脾气暴躁）：

bah
humbug!
meh!

Answer 3

您可能想看看这个： http: //www.boost.org/doc/libs/1_43_0/libs/exception/doc/boost-exception.html

这与 MS 在 C# 中所做的方法有些不同，但它似乎符合您的要求。

Answer 4

另一个想法是将相关数据添加到异常对象中，然后使用裸的 throw; 语句重新抛出它。我认为在这种情况下堆栈信息被保留，因此您仍然会知道异常的原始来源，但测试是一个好主意。

我敢打赌，由于任何堆栈信息是否可用都是由实现定义的，因此，无论在裸露的 throw; 语句之后是否以任何方式保留它，实现都会有更大的差异。