现实世界中应该如何使用 throw、try{}catch{}？

Question

我的意思是，我知道有关 throw、try {} catch {} 的所有语言规则，但我不确定在现实世界中是否正确使用它们。请看下面的例子：

我们有一大段科学代码，可以完成各种图像处理工作，最近我们决定对其进行修饰并使其更加健壮。经常使用的例程之一是voidrotate_in_place(float* image, image_size sz)；

为了使其更加健壮，我们在代码开头添加了一些健全性检查：

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 1000 多个地方使用，我应该用 try{} catch {} 包装对rotate_in_place() 的每个调用吗？在我看来，这会让代码变得异常臃肿。另一种可能性是不包装任何 try{} catch{} 并让程序退出，但这与仅使用有什么不同

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

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

Answer 1

每个处理错误的站点都需要 try-catch 块。这一切都取决于您的设计，但我怀疑您是否需要处理每个 rotate_in_place 调用站点中的错误，大多数时候您可能会避免向上传播。

打印错误并使用 exit 是不好的，原因有以下三个：

1. 您无法处理错误。 exit 不进行处理（除非当错误绝对严重时完成，但你的函数无法知道这一点 - 调用者可能有办法恢复）。
2. 您通过写入硬编码流来扩展该函数的职责，该流甚至可能不可用（这是 rotate_in_place，而不是 rotate_in_place_and_print_errors_and_kill_the_program_if_something_is_wrong） - 这会损害可重用性。
3. 使用这种方法您会丢失所有调试信息（您可以从未处理的异常生成堆栈跟踪，您无法对每次都会退出的函数执行任何操作 - 未处理的异常是一个错误，但您可以跟踪它的源代码） 。

Answer 2

例外的一般规则是，“直接调用站点是否关心这里发生了什么？”如果调用站点确实关心，那么返回状态代码可能是有意义的。否则，投掷更有意义。

这样考虑——当然，您的就地旋转方法有几个无效的参数类型，在这种情况下您可能应该抛出std::invalid_argument。例如，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，因此最好将其表达为异常。

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

if (sz.nx != sz.ny) {
    赛尔<< "错误：非平方图像错误！\n";
    退出（0）；
}

它有何不同？不同之处在于，如果后来有人想要获取您的函数并将其放入 GUI 应用程序中，他们不必根据错误终止程序。他们可以将该异常变成对用户来说很漂亮的东西或类似的东西。

它现在对您也有好处 - 即您不必将 拉入该翻译单元只是为了进行错误写入。

我通常使用这样的模式：

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
}

Answer 3

现在的问题是，rotate_in_place() 在 1000 多个地方使用，我应该用 try{} catch {} 包装 rotate_in_place() 的每个调用吗？在我看来会使代码变得异常臃肿。

它会的，而且它首先就违背了使用异常的目的。

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

，您以后可以随时更改异常处理的位置。如果在某个时候您找到了一个更好的位置来明智地处理错误（也许可以从中恢复），那么这就是您放置 catch 的地方。有时，这就是您抛出异常的函数；有时它位于调用链的上游。

以防万一，请在 main 中放置一个 catch-all 。从标准异常（例如 std::runtime_error）派生异常使得执行此操作变得更加容易。

Answer 4

使用异常处理的要点在于遵循以下简单规则：

• 一旦由于错误的用户输入而发生任何错误（内部逻辑应通过断言/日志记录来处理），则抛出异常。尽可能快地抛出：与 .Net 异常相比，C++ 异常通常相当便宜。
• 如果您无法处理错误，则让异常传播。这意味着几乎总是如此。

要记住的是：异常应该冒泡到可以处理的程度。这可能意味着出现带有某种错误格式的对话框，或者这可能意味着某些不重要的逻辑片段最终不会被执行，等等。

Answer 5

使用异常允许调用者决定如何处理错误。如果您直接在函数内调用 exit，那么程序将退出，而调用者无法决定如何处理错误。另外，使用 exit 时，堆栈对象不会被展开。 :-(

Answer 6

您可以做的是，如果函数调用成功，则使rotate_in_place 返回布尔值。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;
}

Answer 7

这取决于。

异常通常是要被捕获/处理的。在您的情况下，是否可以处理异常（例如，用户提供了非方形图像，因此您要求他们重试）。但是，如果您对此无能为力，那么 cerr 就是您的最佳选择。

Answer 8

好吧，我同意真正使用异常会导致代码臃肿。这是我不喜欢他们的主要原因。

无论如何，对于您的示例：抛出异常和仅使用 exit() 之间的主要区别在于，由于异常的处理发生（或应该发生）在生成错误/异常的程序片段之外，因此您可以不指定函数/类的用户必须如何处理错误。通过使用异常，您可以进行不同的处理，例如中止程序、报告错误甚至从某些错误中恢复。

TLDNR：如果使用异常，则代码的异常生成部分不需要指定如何处理异常情况。这发生在外部程序中，并且可以根据代码的使用方式进行更改。