在黑暗中举起探索的火炬的网志

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Solmyr 的小品文系列之七：异常 Elminster -------------------------------------------------------------------------------- 大雨。 乌云象铅块一样低低的压了下来，豆大的雨滴打的玻璃窗啪啪作响，难得一见的异常天气正在竭力表现它令人讨厌的一面。不过这一切似乎并没有影响到 Solmyr，他仍然以他习惯的舒适姿势半躺在宽大的椅子里，手里还托着一杯热腾腾的果汁，在他背后，zero 在键盘上敲打着什么。 “唉，Solmyr ，标准库中的 stack 怎么会是这个样子？设计糟透了。”zero 停止了工作，转过身来面对 Solmyr ，看起来有些困惑。 “胡乱批评被纳入神圣标准的成员是会遭天遣的。”Solmyr 低着头，以一种算命先生似的语调答道。 不知道上天是否打算加强 Solmyr 的说服力，恰在此时天空划过一道闪电，蓝白色的电光挣扎着努力向地面扑来，紧接着就是“喀喇”一声巨响 ——— 这个雷很近。 一秒钟前还在想“这未免也太扯了”的 zero 表情一下子变得很古怪，良久才恢复正常。他标出了两行代码接着说到：“好、好吧，Solmyr，那请你解释一下为什么 stack 的界面是这个样子。” std::stack<int> si; …… int i = si.top(); si.pop(); “只要让 pop() 返回栈顶元素就可以把上面两行合成一行，而且更加直观，为什么要搞成现在这样？” 目睹了 zero 表情变化的 Solmyr 强忍住放声大笑的冲动 ——— 老天知道他忍的有多辛苦 ——— 缓缓的把杯子放到桌上，转过身来开始讲解这个问题： “原因在于异常。” “异常？” “对，很多代码在没有异常的时候工作的挺好，但是一旦出现异常就变得不可收拾，就像一间茅草屋，平时看起来没什么问题，一遇到今天这种天气 …… ”，Solmyr 指了指窗外，“ …… 立刻就会垮掉。考虑一下如果 pop() 返回栈顶元素需要怎样实现，假设栈内部用数组实现，且不考虑栈是否为空的问题。” “很简单啊。”，zero 打开了编辑器，写下： template <typename T> T stack<T>::pop() { ... ... return data[top--]; // 假设数据存储于数组 data 中，top 代表栈顶位置 } Solmyr 摇摇头：“这就是茅草屋。要知道 stack 是个模板类，它存放的元素 T 可能是用户定义的类。我来问你，如果类型 T 的拷贝构造函数抛出异常，会出现什么情况？” “嗯 …… 按值返回，返回值是个临时对象，该临时对象以 data[top] 拷贝构造 …… 嗯，这样一来函数返回时可能抛出异常，客户此时无法取得该元素。” “还有呢？” “还有？” “提示，你的 top 怎么了？” “ …… 哎呀！糟了！top 此时已经减一，栈顶元素就此丢失了！这样的话 …… 必须实现一个函数允许客户修改 ……”，zero 说不下去了。他想了一会，摇摇头承认失败：“不行，这里拷贝构造发生在函数返回之后，无论如何无法避免这种情况。只能在文档里写明：要求 T 的拷贝构造函数不抛出异常。” zero 停了一停，小心翼翼的问 Solmyr ：“这个不算过分的要求吧？” Solmyr 的回答异常简短：“new” “哦对，new 在分配内存失败时会抛出 std::bad_alloc …… 算我没说。Solmyr ，我明白了，为了处理异常的情况，调整栈顶位置必须在所有数据拷贝完成之后，所以按值返回是不可接受的。” “正确。所以对于一个设计目标是最大限度可复用性的标准库成员而言，这是不可接受的。” Solmyr 顿了顿，继续说到：“而且异常带来的影响远不止此。我刚才说‘假设栈内部用数组实现’，但如果你充分考虑抛出异常的各种可能性，你就会发现用数组实现是糟糕的主意。” “ …… …… …… …… …… 这是为什么？在没有传值返回的情况下，我们总可以捕捉到发生的异常并加以处理啊？”，zero 谨慎的发问。 Solmyr 赞许的看着 zero 。“发问之前先自行思考，习惯不错。”，Solmyr 心想，但是脸上一点也没表现出来：“没错，但捕捉到异常不代表你总能正确的处理它。考虑一下 stack 的赋值运算符，如果我们用数组来实现，那么在拷贝数据的时候肯定会有类似这样的一个循环：” // 各变量的意义与上面相同 template <typename T> stack<T>& stack<T>::operator=(const stack<T>& rhs) { ... ... for(int i=0; i<rhs.top; i++) data[i] = rhs.data[i]; ... ... } “现在考虑类型 T 的赋值运算符可能抛出异常，该怎样修改上面的代码。” Solmyr 停了下来，再度捧起了杯子。 “用 try 把 …… 哦 …… …… …… …… …… ……”，zero 似乎发现了问题所在，沉默良久，才接着说到：“这个循环可能在运行到一半的时候抛出异常，这样会导致一部分数据已经成功赋值，另一部分却还是老的。除非我们用 catch(...) 捕捉所有异常，忽略之并继续赋值。” “但是这样 ……”，Solmyr 有意识的引导 zero 继续深入思考。 “…… 但是这样，赋值运算符抛出的异常就被我们‘吃掉了’，异常总是代表着某些不该发生的事情发生了，所以应该让客户接收到这个异常才对。” zero 皱着眉头，一字一顿，显得相当辛苦。