C 箴言:防止因异常而离开析构函数

2008-02-23 05:40:44来源:互联网 阅读 ()

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  C 并不禁止从析构函数中引发异常,但是这确实妨碍了实践。至于有什么好的理由,考虑:

class Widget {
 public:
  ...
  ~Widget() { ... } // assume this might emit an exception
};

void doSomething()
{
 std::vector<Widget> v;
 ...
} // v is automatically destroyed here

  当 vector v 被析构时,他有责任销毁他包含的任何 Widgets。假设 v 中有十个 Widgets,在销毁第一个的时候,抛出一个异常。其他 9个 Widgets 仍然必须被销毁(否则他们持有的任何资源将被泄漏),所以 v 应该调用他们的析构函数。但是假设在这个调用期间,第二个 Widgets 的析构函数又抛出一个异常。现在有两个异常同时在活动中,对于 C 来说这太多了。在很巧合的条件下发生这样两个同时活动的异常,程式的执行会终止或引发未定义行为。在本例中,将引发未定义行为。和此相同,使用任何标准库容器(比如,list,set),任何 TR1中的容器,甚至是个数组,都可能会引发未定义问题。并非必须是容器或数组才会陷入麻烦。程式夭折或未定义行为是析构函数引发异常的结果,即使没有使用容器或数组也会如此。C 不喜欢引发异常的析构函数。 这比较容易理解,但是假如您的析构函数需要执行一个可能失败而抛出异常的操作,该怎么办呢?例如,假设您和一个数据库连接类一起工作:

class DBConnection {
 public:
  ...
 
  static DBConnection create(); // function to return
  // DBConnection objects; params
  // omitted for simplicity

  void close(); // close connection; throw an
}; // exception if closing fails

  为了确保客户不会忘记调用 DBconnection 对象的 close,一个合理的主意是为 DBConnection 建立一个资源管理类,在他的析构函数中调用 close。这样的资源管理类将在以后的文章中探讨,但在这里,只要认为这样一个类的析构函数看起来像这样就足够了:

class DBConn { // class to manage DBConnection
 public: // objects
  ...
  ~DBConn() // make sure database connections
  { // are always closed
   db.close();
  }
 private:
  DBConnection db;
};

  他允许客户像这样编程:

{
 // open a block
 DBConn dbc(DBConnection::create()); // create DBConnection object
 // and turn it over to a DBConn
 // object to manage
 ... // use the DBConnection object
 // via the DBConn interface
} // at end of block, the DBConn
// object is destroyed, thus
// automatically calling close on
// the DBConnection object

  既然能成功地调用 close 那就好了,但是假如这个调用导致了异常,DBConn 的析构函数将散播那个异常,也就是说,他将离开析构函数。这就产生了问题,因为析构函数抛出了一个烫手的山芋。

  有两个主要的方法避免这个麻烦。DBConn 的析构函数能:

  终止程式 假如 close 抛出异常,调用 abort。

DBConn::~DBConn()
{
 try { db.close(); }
 catch (...) {
  make log entry that the call to close failed;
  std::abort();
 }
}

  假如程式在析构过程遭碰到错误后不能继续运行,这就是个合理的选择。他有一个好处是:假如允许从析构函数散播异常可能会引起未定义行为,这样就能防止他发生。也就是说,调用 abort 就预先防止了未定义行为。

  抑制这个异常 起因于调用 close:

DBConn::~DBConn()
{
 try { db.close(); }
 catch (...) {
  make log entry that the call to close failed;
 }
}

  通常,抑制异常是个不好的主意,因为他会隐瞒重要的信息——某些事情失败了!可是,有些时候,抑制异常比冒程式夭折或未定义行为的风险更可取。程式必须能够在遭碰到错误并忽略之后还能继续可靠地执行,这才能成为一个可行的选择。

  这些方法都不太吸引人。他们的问题在于程式无法在第一现场对引起 close 抛出异常的条件做出回应。

  一个更好的策略是设计 DBConn 的接口,以使他的客户有机会对可能会发生的问题做出回应。例如,DBConn 能够自己提供一个 close 函数,从而给客户一个机会去处理从那个操作中发出的异常。他还能保持对他的 DBConnection 是否已被关闭的跟踪,假如没有关闭就在析构函数中自己关闭他。这样能够防止连接被泄漏。假如在 DBConnection 的析构函数中调用 close 失败,无论如何,我们还能够再返回到终止或抑制。

class DBConn {
public:
...

void close() // new function for
{
 // client use
 db.close();
 closed = true;
}

~DBConn()
{
 if (!closed) {
  try { // close the connection
   db.close(); // if the client didn’t
  }
  catch (...) { // if closing fails,
   make log entry that call to close failed; // note that and
   ... // terminate or swallow
  }
 }

 private:
  DBConnection db;
  bool closed;
};

  将调用 close 的责任从 DBConn 的析构函数转移到 DBConn 的客户(同时在 DBConn 的析构函数中包含一个“候补”调用)可能会作为一种肆无忌惮地推卸责任的做法而刺激您。您甚至能够把他看作一个忠告(使接口易于正确使用)的违背。实际上,这都不正确。假如一个操作可能失败而抛出一个异常,而且可能是个需要处理的异常,这个异常就必须来自非析构函数。这是因为析构函数引发异常是危险的,永远都要冒着程式夭折或未定义行为的风险。在此例中,让客户调用 close 并不是强加给他们的负担,而是给他们一个时机去应付错误,否则他们将没有机会做出回应。假如他们很难找到可用到机会(或许因为他们相信不会有错误真的发生),他们可能忽略他,依靠 DBConn 的析构函数为他们调用 close。假如一个错误恰恰发生在那时——假如由 close 抛出——假如 DBConn 抑制了那个异常或终止了程式,他们将无处诉苦。毕竟,他们无处着手处理问题,他们将不再使用他。

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