模板应假设类型可能抛出异常,通过RAII、拷贝交换和noexcept声明实现强异常安全,确保资源管理和拷贝操作在异常下保持对象有效状态。

在C++中,模板和异常安全是两个关键机制。模板提供泛型编程能力,而异常安全确保程序在异常发生时仍能保持正确状态。将两者结合使用时,必须特别注意资源管理、拷贝语义和异常传播路径。核心原则是:模板代码应假设其处理的类型可能抛出异常,并据此设计强异常安全保证。
理解异常安全等级
在模板中实现异常安全前,先明确三种常见级别:
- 基本保证:操作失败后对象处于有效但未定义状态,无资源泄漏
- 强保证:操作要么完全成功,要么回滚到调用前状态
- 无抛出保证:函数绝不抛出异常(如析构函数)
模板通常需支持强保证,因为用户无法预知传入类型的异常行为。
使用RAII管理资源
模板中应依赖RAII(Resource Acquisition Is Initialization)避免资源泄漏。例如:
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templateclass SafeContainer { T* data_; size_t size_; public: explicit SafeContainer(size_t n) : data_(new T[n]()), size_(n) {} // 可能抛出 bad_alloc ~SafeContainer() { delete[] data_; } SafeContainer(const SafeContainer& other) : data_(nullptr), size_(0) { if (other.data_) { data_ = new T[other.size_]; // 若此处抛出,原对象不变 std::uninitialized_copy(other.data_, other.data_ + other.size_, data_); size_ = other.size_; } }};
即使 new 抛出异常,原对象状态不受影响,满足强异常安全。
拷贝并交换惯用法(Copy-and-Swap)
这是实现强异常安全的经典方法,尤其适用于赋值操作:
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templateclass Vector { T* data_; size_t size_, capacity_; friend void swap(Vector& a, Vector& b) noexcept { using std::swap; swap(a.data_, b.data_); swap(a.size_, b.size_); swap(a.capacity_, b.capacity_); }public: Vector& operator=(Vector other) { // 参数按值传递,完成拷贝 swap(this, other); // 交换内容,异常安全且简洁 return this; } };
赋值中,拷贝构造可能失败,但不影响原对象;交换操作通常不抛出,整体实现强保证。
注意移动操作的异常说明
若模板支持移动语义,应正确标记 noexcept:
templateclass Wrapper { T value_; public: Wrapper(Wrapper&& other) noexcept(std::is_nothrow_move_constructible_v ) : value_(std::move(other.value_)) {} Wrapper& operator=(Wrapper&& other) noexcept(std::is_nothrow_move_assignable_vzuojiankuohaophpcnTyoujiankuohaophpcn) { value_ = std::move(other.value_); return *this; }};
标准库容器依赖此信息决定是否使用移动而非拷贝(如 vector 扩容),错误标记可能导致性能下降或意外异常。
避免在析构函数中抛出异常
模板的析构函数应始终抑制异常:
~MyTemplate() {
try {
cleanup(); // 可能抛出
} catch (...) {
// 记录日志,但不抛出
}
}
否则在栈展开过程中引发二次异常,直接调用 std::terminate。
基本上就这些。关键是让模板对类型异常行为保持透明,通过RAII、拷贝交换和恰当的noexcept声明构建稳健接口。








