C++异常处理演进 C++11到C++20改进

从C++11到C++20，异常处理通过noexcept关键字强化、异常规范纳入类型系统、隐式异常规范移除及与移动语义协同优化，提升了类型安全与性能。C++11引入noexcept用于声明函数不抛异常，助编译器优化，如std::vector优先选用noexcept移动构造；C++17使异常规范成为函数类型一部分，增强类型安全，防止不安全赋值；同时标准库要求如std::variant析构必须noexcept，否则未定义行为；C++20在concepts中支持noexcept约束，推动接口契约明确化；整个演进促使开发者编写更可靠、高效的代码。

C++的异常处理机制从C++11到C++20经历了一系列重要改进，提升了类型安全、性能和编程便利性。虽然异常处理的核心模型（try/catch/throw）保持稳定，但语言在细节层面做了优化和增强，使异常使用更可靠、更高效。

noexcept关键字的强化与使用

C++11引入了noexcept关键字，用于声明函数不会抛出异常。这一特性在后续标准中不断被强化，成为异常规范的核心工具。

在C++11中，noexcept有两种形式：动态检查（noexcept(expression)）和静态断言（noexcept）。例如：

void func1() noexcept;        // 保证不抛异常
void func2() noexcept(true);  // 等价于上面
void func3() noexcept(false); // 可能抛异常

这一机制帮助编译器优化代码路径，例如std::vector在移动构造时会优先选择标记为noexcept的移动构造函数，以保证强异常安全。

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C++17进一步优化了noexcept在constexpr上下文中的使用，允许在常量表达式中判断异常规范。C++20则允许在概念（concepts）中使用noexcept作为约束条件，增强接口契约表达能力。

异常规范成为类型系统的一部分

从C++17开始，异常规范成为函数类型的一部分。这意味着两个函数即使参数和返回值相同，如果noexcept不同，也被视为不同类型。

例如：

void f1() noexcept;
void f2();

// f1 和 f2 类型不同，不能相互赋值函数指针
void (*p1)() noexcept = f1;  // OK
void (*p2)() = f2;           // OK
p1 = p2; // 错误：不能将可能抛异常的函数赋给noexcept函数指针

这一变化增强了类型安全，防止意外将可能抛异常的函数赋给要求安全执行的上下文。

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隐式异常规范的移除（C++17/C++20）

C++11曾引入隐式noexcept规范，例如析构函数、默认构造函数等默认被视为noexcept，除非其成员或基类的对应函数可能抛出异常。

然而，C++17起，标准库中多个接口明确要求操作必须为noexcept，否则行为未定义。例如std::variant、std::any在对象销毁时若析构函数抛出异常，会导致程序终止。

C++20进一步收紧规则，强调“析构函数不应抛出异常”这一最佳实践，并在多个新特性中默认要求noexcept语义，推动开发者编写更安全的代码。

异常与移动语义的协同优化

C++11引入移动语义后，异常安全成为关注重点。标准库容器在移动操作中依赖noexcept来决定是否采用可能更快但不安全的路径。

例如std::vector在重新分配内存时：

• 如果元素的移动构造函数是noexcept，则使用移动，提升性能
• 否则，使用拷贝构造以保证异常安全

这一机制在C++14和C++17中被广泛采用，促使开发者为可移动类型显式声明noexcept移动操作。

基本上就这些。从C++11到C++20，异常处理没有引入全新机制，但通过noexcept的深化、类型系统整合和库接口的严格化，显著提升了程序的可靠性与性能。现代C++鼓励在接口设计中明确异常行为，推动更健壮的软件构建。

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