自己设计C++完善的异常处理类

我们的异常处理类的features

如何写一个异常处理类是一个不太容易的事情，最近刚好接触了一些不错的代码，看到了一些技巧，这里和大家分享一下。

一个相对完善的异常处理类（以及附加的一些东西）应该能够处理下面的一些功能：

1） 能够方便的定义异常类的继承树

2） 能够方便的throw、catch，也就是在代码中捕获、处理代码的部分应该更短

3） 能够获取异常出现的源文件的名字、方法的名字、行号

4） 能够获取异常出现的调用栈并且打印出来

由于目前我用的平台是linux，所以里面调用的一些函数也只是在linux下面有用。Windows也肯定是具有相应的函数的，具体可能需要去查查

首先科普一些内容：

1） 对于没有捕获的异常（no handler），则会终止程序，调用terminate()

2） 在定义函数的时候，我们可以在定义的后面加上throw (exception1, exception2…):

    a) 如果没有写这一段、则可能抛出任意的异常

    b) 如果写throw()，则表示函数不能抛出任意的异常

    c) 如果写throw(A, B), 表示函数抛出A、B的异常

如果抛出的异常不在列表范围内，则异常不能被catch，也就会调用terminate()

我们构想一下我们定义、调用我们的异常类的时候是怎样的一个情形：

1） 定义：

1:class DerivedException : public BaseException

2: {

3:public:

4: MY_DEFINE_EXCEPTION(DerivedException, BaseException);

5: };

2） 如何抛出异常

1: MY_THROW(DerivedException)

3） 如何catch异常

1:catch (DerivedException& e)

2: {

3: cout<< e.what() << endl;

4: }

这个输出的内容包括错误的行号、文件名、方法名、和调用栈的列表

给出我们异常类的头文件：

1:#ifndef EXCEPTION_TEST

2:#define EXCEPTION_TEST

3: 

4:#include

5:#include

6: 

7:#define MY_THROW(ExClass, args...) \

8:do \

9: { \

10: ExClass e(args); \

11: e.Init(__FILE__, __PRETTY_FUNCTION__, __LINE__); \

12:throw e; \

13: } \

14:while (false)

15: 

16:#define MY_DEFINE_EXCEPTION(ExClass, Base) \

17: ExClass(const std::string& msg = "") throw() \

18: : Base(msg) \

19: {} \

20: \

21: ~ExClass() throw() {} \

22: \

23:/* override */ std::string GetClassName() const \

24: { \

25:return #ExClass; \

26: }

27: 

28:class ExceptionBase : public std::exception

29: {

30:public:

31: ExceptionBase(const std::string& msg = "") throw();

32: 

33:virtual ~ExceptionBase() throw();

34: 

35:void Init(constchar* file, constchar* func, int line);

36: 

37:virtual std::string GetClassName() const;

38: 

39:virtual std::string GetMessage() const;

40: 

41:constchar* what() constthrow();

42: 

43:const std::string& ToString() const;

44: 

45: std::string GetStackTrace() const;

46: 

47:protected:

48: std::string mMsg;

49:constchar* mFile;

50:constchar* mFunc;

51:int mLine;

52: 

53:private:

54:enum { MAX_STACK_TRACE_SIZE = 50 };

55:void* mStackTrace[MAX_STACK_TRACE_SIZE];

56: size_t mStackTraceSize;

57:mutable std::string mWhat;

58: };

59: 

60:class ExceptionDerived : public ExceptionBase

61: {

62:public:

63: MY_DEFINE_EXCEPTION(ExceptionDerived, ExceptionBase);

64: };

65: 

66:#endif

这个头文件首先定义了两个宏，这里先暂时不管他，我先来解释一下ExceptionBase，它继承自std::exception，std::exception里面其实已经提供了一些功能了，但是比较弱，为了实现我们上文提到的功能，这里只是继承了std:exception的借口，也就是what()函数。

上面的接口应该比较好理解，45行的GetStackTrace是打印当前的调用栈，49-51行分别存储了当前出现exception的源文件名，函数名，行号，54行定义了最大的调用栈显示的深度，也就是显示50行。

60行显示了怎样定义一个新的异常类，这个就很方便了，通过MY_DEFINE_EXCEPTION宏去定义了一个继承类，详情见16行，这里不再细说，我这里想说说7行的MY_THROW宏，使用了3个内置的参数，__FILE__, __LINE__, __PRETTY_FUNCTION__, 他们分别是当前的文件名，行号，和函数名，他们的使用方法是在哪儿出现，其相应的值就是什么。

为什么这里要使用MY_THROW宏呢？其实是为了方便的把行号、文件名等加入进来，宏展开的时候是在一行上的，这样也使得行号与出错的行号保持一致，而且让代码更简单。

给出异常类的.cpp文件：

1:#include

2:#include

3:#include

4: 

5:#include

6:#include

7: 

8:#include"exception_test.h"

9: 

10:usingnamespace std;

11: 

12: ExceptionBase::ExceptionBase(const std::string& msg) throw()

13: : mMsg(msg),

14: mFile(""),

15: mFunc(""),

16: mLine(-1),

17: mStackTraceSize(0)

18: {}

19: 

20: ExceptionBase::~ExceptionBase() throw()

21: {}

22: 

23:void ExceptionBase::Init(constchar* file, constchar* func, int line)

24: {

25: mFile = file;

26: mFunc = func;

27: mLine = line;

28: mStackTraceSize = backtrace(mStackTrace, MAX_STACK_TRACE_SIZE);

29: }

30: 

31: std::string ExceptionBase::GetClassName() const

32: {

33:return"ExceptionBase";

34: }

35: 

36:constchar* ExceptionBase::what() constthrow()

37: {

38:return ToString().c_str();

39: }

40: 

41:const std::string& ExceptionBase::ToString() const

42: {

43:if (mWhat.empty())

44: {

45: stringstream sstr("");

46:if (mLine > 0)

47: {

48: sstr << mFile << "(" << mLine << ")";

49: }

50: sstr << ": " << GetClassName();

51:if (!GetMessage().empty())

52: {

53: sstr << ": " << GetMessage();

54: }

55: sstr << "\nStack Trace:\n";

56: sstr << GetStackTrace();

57: mWhat = sstr.str();

58: }

59:return mWhat;

60: }

61: 

62: std::string ExceptionBase::GetMessage() const

63: {

64:return mMsg;

65: }

66: 

67: std::string ExceptionBase::GetStackTrace() const

68: {

69:if (mStackTraceSize == 0)

70:return"\n";

71:char** strings = backtrace_symbols(mStackTrace, 10);

72:if (strings == NULL) // Since this is for debug only thus

73:// non-critical, don't throw an exception.

74:return"\n";

75: 

76: std::string result;

77:for (size_t i = 0; i < mStackTraceSize; ++i)

78: {

79: std::string mangledName = strings[i];

80: std::string::size_type begin = mangledName.find('(');

81: std::string::size_type end = mangledName.find('+', begin);

82:if (begin == std::string::npos || end == std::string::npos)

83: {

84: result += mangledName;

85: result += '\n';

86:continue;

87: }

88: ++begin;

89:int status;

90:char* s = abi::__cxa_demangle(mangledName.substr(begin, end-begin).c_str(),

91: NULL, 0, &status);

92:if (status != 0)

93: {

94: result += mangledName;

95: result += '\n';

96:continue;

97: }

98: std::string demangledName(s);

99: free(s);

100:// Ignore ExceptionBase::Init so the top frame is the

101:// user's frame where this exception is thrown.

102://

103:// Can't just ignore frame#0 because the compiler might

104:// inline ExceptionBase::Init.

105: result += mangledName.substr(0, begin);

106: result += demangledName;

107: result += mangledName.substr(end);

108: result += '\n';

109: }

110: free(strings);

111:return result;

112: }

113: 

114:/*

115: * test-main

116: */

117:int f2()

118: {

119: MY_THROW(ExceptionDerived, "f2 throw");

120: }

121:void f1()

122: {

123:try

124: {

125: f2();

126: }

127:catch (ExceptionDerived& e)

128: {

129: cout << e.what() << endl;

130: }

131: }

132:int main()

133: {

134: f1();

135: }

这是函数的实现代码，其他的都比较好理解，67行的GetStackTrace是相对复杂一点的，里面用backtrace函数去获取了当前调用栈的层数，用backtrace_symbols去获取当前调用栈的符号，而且__cxa_demangle函数的使用也值得去看看，这里不再细说了。

117行后展示了一个测试代码，代码虽然定义比较麻烦，不过使用还是很方便的：）。