C++学习之构造函数中的异常处理

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构造函数中可不可以抛出异常？当然可以。从语法上来说，是可以的；从实际情况来看，现在的软件系统日渐庞大和复杂，很难保证 Constructor 在执行过程中完全不发生一点异常。

那么，如果构造函数中抛出异常，会发生什么情况呢？

一、构造函数中抛出异常将导致对象的析构函数不被执行。

C++仅能 delete 被完全构造的对象（fully constructed objects），只有一个对象的构造函数完全运行完毕，这个对象才被完全地构造。所以如果在构造函数中抛出一个异常，这个异常将传递到创建对象的地方（程序控制权也会随之转移），这样对象就只是部分被构造，它的析构函数将不会被执行。

看下面的示例：

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#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

/******************类定义**********************/
class person {
public:
	person(const string& str):name(str)
	{
		//throw exception("测试：在构造函数中抛出一个异常");
		cout << "构造一个对象！" << endl;
	};
	~person()
	{
		cout << "销毁一个对象！" << endl;
	};
private:
	string name;
};

/******************测试类**********************/
int main()
{
	try 
	{
		person me("songlee");
	} 
	catch(exception e) 
	{
		cout << e.what() << endl;
	};
	getchar();
	return 0;
}

注意上面的 me 是一个局部对象，所以离开try{}的作用域，会自动执行析构函数。运行上述代码，输出结果如下：

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构造一个对象！
销毁一个对象！

如果在构造函数中抛出一个异常（去掉注释），输出结果如下：

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测试：在构造函数中抛出一个异常

可以看出，析构函数没有被自动执行。为什么“构造一个对象！”也没有输出呢？因为程序控制权转移了，所以在异常点以后的语句都不会被执行。

二、构造函数抛出异常可能导致内存泄露

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#pragma once
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

class A {
public:
	A(){};
};

class B {
public:
	B() { 
		//throw exception("测试：在B的构造函数中抛出一个异常");
		cout << "构造 B 对象!" << endl;
	};
	~B(){ cout << "销毁 B 对象!" << endl; };
};

class Tester {
public:
	Tester(const string& name, const string& address);
	~Tester();
private:
	string theName;
	string theAddress;
	A *a;
	B *b;
};

上面声明了三个类（A、B、Tester）,其中Tester类的构造函数和析构函数定义如下：

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Tester::Tester(const string& name, const string& address):
	theName(name),
	theAddress(address)
{
	a = new A();
	b = new B();  // <——
	cout << "构造 Tester 对象!" << endl;
}

Tester::~Tester()
{
	delete a;
	delete b;
	cout << "销毁 Tester 对象!" << endl;
}

在构造函数中，动态的分配了内存空间给a、b两个指针。析构函数负责删除这些指针，确保Tester对象不会发生内存泄露（C++中delete一个空指针也是安全的）。

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int main()
{
	Tester *tes = NULL;
	try 
	{
		tes = new Tester("songlee","201");
	} 
	catch(exception e) 
	{
		cout << e.what() << endl;
	};
	delete tes; // 删除NULL指针是安全的
	getchar();
	return 0;
}

运行输出结果：

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构造 B 对象!
构造 Tester 对象!
销毁 B 对象!
销毁 Tester 对象!

看上去好像一切良好，在正常情况下确实没有错。但是在有异常的情况下，恐怕就不会良好了。

试想在 Tester 的构造函数执行时，b = new B()抛出了异常：可能是因为operator new不能给B对象分配足够的内存，也可能是因为 B 的构造函数自己抛出了一个异常。不论什么原因，在 Tester 构造函数内抛出异常，这个异常将传递到建立 Tester 对象的地方（程序控制权也会转移）。

在 B 的构造函数里抛出异常（去掉注释）时，程序运行结果如下：

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测试：在B的构造函数中抛出一个异常

可以看出，C++拒绝为没有完成构造操作的对象调用析构函数，即使你使用了delete语句。由于 Tester 的析构函数不会执行，所以给A对象 a 动态分配（new）的空间无法释放，将造成内存泄露。

注：不用为 Tester 对象中的非指针数据成员操心，因为它们不是new出来的，且在异常抛出之前已经构造完全，所以它们会自动逆序析构。

三、解决上述内存泄露的方法

因为当对象在构造中抛出异常后C++不负责清除（动态分配）的对象，所以你必须重新设计构造函数以让它们自己清除。常用的方法是捕获所有的异常，然后执行一些清除代码，最后再重新抛出异常让它继续传递。

示例代码如下：

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Tester::Tester(const string& name, const string& address):
	theName(name),
	theAddress(address),
	a(NULL),   // 初始化为空指针是必须的
	b(NULL)
{
	try 
	{
		a = new A();
		b = new B();  
	} 
	catch(...)   // 捕获所有异常
	{
		delete a;
		delete b;
		throw;   // 继续传递异常
	}
}

另一种更好的方法是使用智能指针（smart pointer），不过关于智能指针的内容比较多，在这里就不说了。







总结：

  • 在构造函数中抛出异常是C++中通知对象构造失败的唯一方法。

  • 构造函数中抛出异常，对象的析构函数将不会被执行。

  • 构造函数抛出异常时，本应该在析构函数中被delete的对象没有被delete，会导致内存泄露。

  • 当对象发生部分构造时，已经构造完毕的子对象（非动态分配）将会逆序地被析构。