C++中的类型转换和异常

C++类型转换

        类型转换(cast) 是将一种数据类型转换成另一种数据类型。例如,如果将一个整型 值赋给一个浮点类型的变量,编译器会暗地里将其转换成浮点类型。
        转换是非常有用的,但是它也会带来一些问题,比如在转换指针时,我们很可能将其转换成一个比它更大的类型,但这可能会破坏其他的数据。
        应该小心类型转换,因为转换也就相当于对编译器说:忘记类型检查,把它看做其 他的类型。
        一般情况下,尽量少的去使用类型转换,除非用来解决非常特殊的问题。
        无论什么原因,任何一个程序如果使用很多类型转换都值得怀疑.
        标准 c++ 提供了一个显示的转换的语法,来替代旧的 C 风格的类型转换。
        使用 C 风格的强制转换可以把想要的任何东西转换成我们需要的类型。那为什么 还需要一个新的 C++ 类型的强制转换呢?
        新类型的强制转换可以提供更好的控制强制转换过程,允许控制各种不同种类的强 制转换。C++ 风格的强制转换其他的好处是,它们能更清晰的表明它们要干什么。
        程序员只要扫一眼这样的代码,就能立即知道一个强制转换的目的。

静态转换(static_cast)

        用于类层次结构中基类(父类)和派生类(子类)之间指针或引用的转换。
        进行上行转换(把派生类的指针或引用转换成基类表示)是安全的;
        进行下行转换(把基类指针或引用转换成派生类表示)时,由于没有动态类型检查,所以是不安全的。
        用于基本数据类型之间的转换,如把 int 转换成 char ,把 char 转换成 int 。这种转 换的安全性也要开发人员来保证
class Animal{};
class Dog : public Animal{};
class Other{};
//基础数据类型转换
void test01(){char a = 'a';double b = static_cast<double>(a);
}
//继承关系指针互相转换
void test02(){//继承关系指针转换Animal* animal01 = NULL;Dog* dog01 = NULL;//子类指针转成父类指针,安全Animal* animal02 = static_cast<Animal*>(dog01);//父类指针转成子类指针,不安全Dog* dog02 = static_cast<Dog*>(animal01);
}
//继承关系引用相互转换
void test03(){Animal ani_ref;Dog dog_ref;//继承关系指针转换Animal& animal01 = ani_ref;Dog& dog01 = dog_ref;//子类指针转成父类指针,安全Animal& animal02 = static_cast<Animal&>(dog01);//父类指针转成子类指针,不安全Dog& dog02 = static_cast<Dog&>(animal01);
}
//无继承关系指针转换
void test04(){Animal* animal01 = NULL;Other* other01 = NULL;//转换失败//Animal* animal02 = static_cast<Animal*>(other01);
}

动态转换(dynamic_cast)

        dynamiccast 主要用于类层次间的上行转换和下行转换;
        在类层次间进行上行转换时,dynamic cast static cast 的效果是一样的;
        在进行下行转换时,dynamic cast 具有类型检查的功能,比 static_cast 更安全;
class Animal {
public:virtual void ShowName() = 0;
};
class Dog : public Animal{virtual void ShowName(){cout << "I am a dog!" << endl;}
};
class Other {
public:void PrintSomething(){cout << "我是其他类!" << endl;}
};
//普通类型转换
void test01(){//不支持基础数据类型int a = 10;//double a = dynamic_cast<double>(a);
}
//继承关系指针
void test02(){Animal* animal01 = NULL;Dog* dog01 = new Dog;//子类指针转换成父类指针 可以Animal* animal02 = dynamic_cast<Animal*>(dog01);animal02->ShowName();//父类指针转换成子类指针 不可以//Dog* dog02 = dynamic_cast<Dog*>(animal01);
}
//继承关系引用
void test03(){Dog dog_ref;Dog& dog01 = dog_ref;//子类引用转换成父类引用 可以Animal& animal02 = dynamic_cast<Animal&>(dog01);animal02.ShowName();
}
//无继承关系指针转换
void test04(){Animal* animal01 = NULL;Other* other = NULL;//不可以//Animal* animal02 = dynamic_cast<Animal*>(other);
}

常量转换(const_cast)

        该运算符用来修改类型的 const 属性。。
        常量指针被转化成非常量指针,并且仍然指向原来的对象;
        常量引用被转换成非常量引用,并且仍然指向原来的对象;
        注意: 不能直接对非指针和非引用的变量使用 const_cast 操作符去直接移除它的 const.
//常量指针转换成非常量指针
void test01(){const int* p = NULL;int* np = const_cast<int*>(p);int* pp = NULL;const int* npp = const_cast<const int*>(pp);const int a = 10; //不能对非指针或非引用进行转换//int b = const_cast<int>(a); }//常量引用转换成非常量引用
void test02(){int num = 10;int & refNum = num;const int& refNum2 = const_cast<const int&>(refNum);
}

重新解释转换(reinterpret_cast)

        这是最不安全的一种转换机制,最有可能出问题。
        主要用于将一种数据类型从一种类型转换为另一种类型。它可以将一个指针转换成 一个整数,也可以将一个整数转换成一个指针.

C++异常

异常基本概念

        Bjarne Stroustrup 说:提供异常的基本目的就是为了处理上面的问题。基本思想是: 让一个函数在发现了自己无法处理的错误时抛出(throw )一个异常,然后它的 (直接或者间接)调用者能够处理这个问题。也就是《C++ primer 》中说的:将问 题检测和问题处理相分离。
        一种思想:在所有支持异常处理的编程语言中(例如 java ),要认识到的一个思想: 在异常处理过程中,由问题检测代码可以抛出一个对象给问题处理代码,通过这个 对象的类型和内容,实际上完成了两个部分的通信,通信的内容是“ 出现了什么错 误” 。当然,各种语言对异常的具体实现有着或多或少的区别,但是这个通信的思 想是不变的。
        一句话:异常处理就是处理程序中的错误。所谓错误是指在程序运行的过程中发生 的一些异常事件(如:除 0 溢出,数组下标越界,所要读取的文件不存在 , 空指针, 内存不足等等)。
        回顾一下:我们以前编写程序是如何处理异常?
        在 C 语言的世界中,对错误的处理总是围绕着两种方法:一是使用整型的返回值 标识错误;二是使用 errno 宏(可以简单的理解为一个全局整型变量)去记录错误。 当然 C++ 中仍然是可以用这两种方法的。 这两种方法最大的缺陷就是会出现不一致问题。例如有些函数返回 1 表示成功, 返回 0 表示出错;而有些函数返回 0 表示成功,返回非 0 表示出错。
        还有一个缺点就是函数的返回值只有一个,你通过函数的返回值表示错误代码, 那么函数就不能返回其他的值。当然,你也可以通过指针或者 C++ 的引用来返回另 外的值,但是这样可能会令你的程序略微晦涩难懂。
        c++异常机制相比 C 语言异常处理的优势 ?
        函数的返回值可以忽略,但异常不可忽略。如果程序出现异常,但是没有被捕获, 程序就会终止,这多少会促使程序员开发出来的程序更健壮一点。而如果使用 C 语言的 error 宏或者函数返回值,调用者都有可能忘记检查,从而没有对错误进行 处理,结果造成程序莫名其面的终止或出现错误的结果。
        整型返回值没有任何语义信息。而异常却包含语义信息,有时你从类名就能够体 现出来。
        整型返回值缺乏相关的上下文信息。异常作为一个类,可以拥有自己的成员,这 些成员就可以传递足够的信息。
        异常处理可以在调用跳级。这是一个代码编写时的问题:假设在有多个函数的调 用栈中出现了某个错误,使用整型返回码要求你在每一级函数中都要进行处理。而 使用异常处理的栈展开机制,只需要在一处进行处理就可以了,不需要每级函数都 处理。
//如果判断返回值,那么返回值是错误码还是结果?
//如果不判断返回值,那么 b==0 时候,程序结果已经不正确
//A 写的代码
int A_MyDivide(int a,int b){if (b == 0){return -1;}return a / b;
}
//B 写的代码
int B_MyDivide(int a,int b){int ba = a + 100;int bb = b;int ret = A_MyDivide(ba, bb); //由于 B 没有处理异常,导致 B 结果运算错误return ret;
}
//C 写的代码
int C_MyDivide(){int a = 10;int b = 0;int ret = B_MyDivide(a, b); //更严重的是,由于 B 没有继续抛出异常,导致 C 的代码没有办法捕获异常if (ret == -1){return -1;}else{return ret;}
}
//所以,我们希望:
//1.异常应该捕获,如果你捕获,可以,那么异常必须继续抛给上层函数,你不处理,不
代表你的上层不处理
//2.这个例子,异常没有捕获的结果就是运行结果错的一塌糊涂,结果未知,未知的结果
程序没有必要执行下去

异常语法

int A_MyDivide(int a, int b){if (b == 0){throw 0;}return a / b;
}
//B 写的代码 B 写代码比较粗心,忘记处理异常
int B_MyDivide(int a, int b){int ba = a;int bb = b;int ret = A_MyDivide(ba, bb) + 100; //由于 B 没有处理异常,导致 B 结果运算错误return ret;
}
//C 写的代码
int C_MyDivide(){int a = 10;int b = 0;int ret = 0;//没有处理异常,程序直接中断执行#if 1 ret = B_MyDivide(a, b);//处理异常#elsetry{ret = B_MyDivide(a, b); //更严重的是,由于 B 没有继续抛出异常,导致 C 的代码没有办法捕获异常}catch (int e){cout << "C_MyDivide Call B_MyDivide 除数为:" << e << endl;}#endifreturn ret;
}
int main(){C_MyDivide();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}
总结 :
        若有异常则通过 throw 操作创建一个异常对象并抛出。
        将可能抛出异常的程序段放到 try 块之中。
        如果在 try 段执行期间没有引起异常,那么跟在 try 后面的 catch 字句就不会执行。
        catch 子句会根据出现的先后顺序被检查,匹配的 catch 语句捕获并处理异常 ( 或继续抛出异常)
        如果匹配的处理未找到,则运行函数 terminate 将自动被调用,其缺省功能调用abort 终止程序。
        处理不了的异常,可以在 catch 的最后一个分支,使用 throw ,向上抛。
        c++异常处理使得异常的引发和异常的处理不必在一个函数中,这样底层的函数可 以着重解决具体问题,而不必过多的考虑异常的处理。上层调用者可以在适当的位 置设计对不同类型异常的处理。

 异常严格类型匹配

        异常机制和函数机制互不干涉, 但是捕捉方式是通过严格类型匹配。
void TestFunction(){cout << "开始抛出异常..." << endl;//throw 10; //抛出 int 类型异常//throw 'a'; //抛出 char 类型异常//throw "abcd"; //抛出 char*类型异常string ex = "string exception!";throw ex;
}
int main(){try{TestFunction();}catch (int){cout << "抛出 Int 类型异常!" << endl;}catch (char){cout << "抛出 Char 类型异常!" << endl;}catch (char*){cout << "抛出 Char*类型异常!" << endl;}catch (string){cout << "抛出 string 类型异常!" << endl;}//捕获所有异常catch (...){cout << "抛出其他类型异常!" << endl;}system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

栈解旋(unwinding)

异常被抛出后,从进入 try 块起,到异常被抛掷前,这期间在栈上构造的所有对象,
都会被自动析构。析构的顺序与构造的顺序相反,这一过程称为栈的解旋
(unwinding).
public:Person(string name){mName = name;cout << mName << "对象被创建!" << endl;}~Person(){cout << mName << "对象被析构!" << endl;}
public:string mName;
};
void TestFunction(){Person p1("aaa");Person p2("bbb");Person p3("ccc");//抛出异常throw 10;
}
int main(){try{TestFunction();}catch (...){cout << "异常被捕获!" << endl;}system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

异常接口声明

        为了加强程序的可读性,可以在函数声明中列出可能抛出异常的所有类型,例如: void func() throw(A,B,C);这个函数 func 能够且只能抛出类型 A,B,C 及其子类型的异 常。
        如果在函数声明中没有包含异常接口声明,则此函数可以抛任何类型的异常,例
:void func()
        一个不抛任何类型异常的函数可声明为:void func() throw()
        如果一个函数抛出了它的异常接口声明所不允许抛出的异常,unexcepted 函数会被 调用,该函数默认行为调用 terminate 函数中断程序。
//可抛出所有类型异常
void TestFunction01(){throw 10;
}
//只能抛出 int char char*类型异常
void TestFunction02() throw(int,char,char*){string exception = "error!";throw exception;
}
//不能抛出任何类型异常
void TestFunction03() throw(){throw 10;
}
int main(){try{//TestFunction01();//TestFunction02();//TestFunction03();}catch (...){cout << "捕获异常!" << endl;}system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}
请分别在 qt vs linux 下做测试 ! Qt and Linux 正确 !

异常变量生命周期

        throw 的异常是有类型的,可以是数字、字符串、类对象。
        throw 的异常是有类型的, catch 需严格匹配异常类型。
class MyException
{
public:MyException(){cout << "异常变量构造" << endl;}MyException(const MyException & e){cout << "拷贝构造" << endl;}~MyException(){cout << "异常变量析构" << endl;}
};
void DoWork()
{throw new MyException(); //test1 2 都用 throw MyExecption();
}
void test01()
{try{DoWork();}catch (MyException e){cout << "捕获 异常" << endl;}
}
void test02()
{try{DoWork();}catch (MyException &e){cout << "捕获 异常" << endl;}
}
void test03()
{try{DoWork();}catch (MyException *e){cout << "捕获 异常" << endl;delete e;}
}

异常的多态使用

//异常基类
class BaseException{
public:virtual void printError(){};
};
//空指针异常
class NullPointerException : public BaseException{
public:virtual void printError(){cout << "空指针异常!" << endl;}
};
//越界异常
class OutOfRangeException : public BaseException{
public:virtual void printError(){cout << "越界异常!" << endl;}
};
void doWork(){throw NullPointerException();
}
void test()
{try{doWork();}catch (BaseException& ex){ex.printError();}
}

C++标准异常库

标准库介绍

        标准库中也提供了很多的异常类,它们是通过类继承组织起来的。异常类继承层级结构图如下:
每个类所在的头文件在图下方标识出来。
标准异常类的成员:
        ① 在上述继承体系中,每个类都有提供了构造函数、复制构造函数、和赋值操作 符重载。
        ② logicerror 类及其子类、 runtime error 类及其子类,它们的构造函数是接受一个 string 类型的形式参数,用于异常信息的描述
        ③ 所有的异常类都有一个 what() 方法,返回 const char* 类型( C 风格字符串)的 值,描述异常信息。
标准异常类的具体描述:
#include<stdexcept>
class Person{
public:Person(int age){if (age < 0 || age > 150){throw out_of_range("年龄应该在 0-150 岁之间!");}}
public:int mAge;
};
int main(){try{Person p(151);}catch (out_of_range& ex){cout << ex.what() << endl;}system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

编写自己的异常类

        ① 标准库中的异常是有限的;
        ② 在自己的异常类中,可以添加自己的信息。(标准库中的异常类值允许设置一 个用来描述异常的字符串)。
如何编写自己的异常类?
        ① 建议自己的异常类要继承标准异常类。因为 C++ 中可以抛出任何类型的异常, 所以我们的异常类可以不继承自标准异常,但是这样可能会导致程序混乱,尤其是 当我们多人协同开发时。
        ② 当继承标准异常类时,应该重载父类的 what 函数和虚析构函数。
        ③ 因为栈展开的过程中,要复制异常类型,那么要根据你在类中添加的成员考虑 是否提供自己的复制构造函数。
//自定义异常类
class MyOutOfRange:public exception
{
public:MyOutOfRange(const string errorInfo){this->m_Error = errorInfo;}MyOutOfRange(const char * errorInfo){this->m_Error = string( errorInfo);}virtual ~MyOutOfRange(){}virtual const char * what() const{return this->m_Error.c_str() ;}string m_Error;
};
class Person
{
public:Person(int age){if (age <= 0 || age > 150){//抛出异常 越界//cout << "越界" << endl;//throw out_of_range("年龄必须在 0~150 之间");//throw length_error("长度异常");throw MyOutOfRange(("我的异常 年龄必须在 0~150 之间"));}else{this->m_Age = age;}}int m_Age;
};
void test01()
{try{Person p(151);}catch ( out_of_range & e ){cout << e.what() << endl;}catch (length_error & e){cout << e.what() << endl;}catch (MyOutOfRange e){cout << e.what() << endl;}
}

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