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C++异常安全代码设计策略

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发布： 2025-09-10 10:01:01

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c++异常安全代码设计策略

编写C++异常安全代码，关键在于确保程序在发生异常时仍能保持对象状态的一致性、资源不泄漏，并符合预期行为。异常安全并不只是“捕获异常”，而是从设计层面考虑异常发生时的程序行为。以下是几种核心策略，帮助你构建可靠的C++代码。

基本异常安全保证级别

理解异常安全的三个常见保证级别，是设计的前提：

基本保证：异常抛出后，对象仍处于有效状态，无资源泄漏，但状态可能不可预测。
强保证：操作要么完全成功，要么恢复到调用前状态（事务式语义）。
无抛出保证（nothrow）：操作不会抛出异常，通常用于关键操作如析构函数、swap等。

理想情况下，应尽量提供强保证或无抛出保证，特别是在关键接口中。

使用RAII管理资源

RAII（Resource Acquisition Is Initialization）是C++异常安全的基石。它通过对象的构造函数获取资源、析构函数释放资源，确保即使发生异常，资源也能正确释放。

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用std::unique_ptr管理动态内存，避免裸指针。
用std::shared_ptr在需要共享所有权时自动管理生命周期。
文件句柄、互斥锁等资源，使用std::lock_guard、std::fstream等RAII类封装。

只要资源被封装在局部对象中，异常栈展开时会自动调用析构函数，杜绝泄漏。

复制再交换（Copy-and-Swap）惯用法

实现强异常安全的一种经典方法是“复制再交换”。适用于赋值操作等场景。

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步骤如下：

先对原对象进行副本创建（可能失败，但不影响原对象）。
在副本上进行所有可能抛异常的修改。
通过无抛出的swap交换副本与原对象。

由于swap通常可设计为不抛异常，整个操作具备强异常安全。例如：

class MyClass {
private:
  std::vector data;
public:
  MyClass& operator=(MyClass other) {
    swap(*this, other);
    return *this;
  }
  friend void swap(MyClass& a, MyClass& b) noexcept {
    using std::swap;
    swap(a.data, b.data);
  }
};

这里参数按值传递，自动完成复制，再通过swap提交更改，异常安全且简洁。

避免在析构函数中抛异常

析构函数应始终提供noexcept保证。若析构过程中可能出错（如IO失败），应提供单独的close()方法供用户显式调用。

两个异常同时存在时（如栈展开中析构抛异常），程序会调用std::terminate，导致崩溃。因此，析构函数内部应捕获所有异常，或确保不抛出。

基本上就这些。异常安全不是附加功能，而是设计选择。结合RAII、合理的拷贝策略和清晰的接口设计，可以写出既高效又安全的C++代码。

以上就是C++异常安全代码设计策略的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！