RTTI與異常處理課件

RTTI與異常處理8.1RTTI概述

RTTI（Run-TimeTypeIdentification，運行時類型識別），支持程序在運行時，根據(jù)基類指針或引用，確定其所指對象的實際類型。RTTI是RAD開發(fā)工具（如MFC）的基礎(chǔ)。在處理異類容器，以及在實現(xiàn)調(diào)試器程序時，都需要在運行時得知對象的類型，而虛函數(shù)機制不能滿足需求，那么如何確定對象的動態(tài)類型呢？C++為此提供的支持是內(nèi)建的RTTI運算符：dynamic_cast和typeid。8.1RTTI概述dynamic_cast運算符，支持程序在運行時，將基類指針安全轉(zhuǎn)換成派生類指針，或把指向基類的對象安全轉(zhuǎn)換成派生類的引用，所謂安全是指轉(zhuǎn)換成功后所得的指針或引用是一定可用的。typeid運算符，獲得指針或引用所指對象運行時的實際類型。8.2dynamic_cast運算符為什么需要dynamic_cast運算符？classEmployee{ //雇員類，基類public:

virtualintsalary();};classCaptain:publicEmployee{ //機長public: intsalary();};classStewardess:publicEmployee{ //空姐public: intsalary();};8.2dynamic_cast運算符另外有一個如下的計算薪水全局函數(shù)payroll()：intpayroll(Employee*pe){

//使用pe->salary()}假設(shè)新需求是在payroll()的計算里，增加一項bonus，與salary()類似，不同類型員工的bonus()是不一樣的。為此，可以在Employee類中增加一個bonus()虛成員函數(shù)，在計算payroll()時，bonus()與成員函數(shù)salary()一起被使用，例如：

8.2dynamic_cast運算符classEmployee{public:

virtualintsalary();

virtualintbonus(); //在基類中增加虛函數(shù)};classCaptain:publicEmployee{public: intsalary();};classStewardess:publicEmployee{public: intsalary(); intbonus();};intpayroll(Employee*pe){

//使用pe->salary()和pe->bonus()}8.2dynamic_cast運算符在類層次結(jié)構(gòu)中增加虛函數(shù)bonus()，缺點是需要有類Employee、Captain和Stewardess的實現(xiàn)源代碼，但如果上述的類層次結(jié)構(gòu)是由第三方庫提供的，沒有其實現(xiàn)源代碼，則無法采用增加基類虛成員函數(shù)方式。采用方法：可使用dynamic_cast，為用戶在不方便或者不想改變基類的情況下，模擬虛函數(shù)機制。具體做法：直接向派生類（如Stewardess類）中增加bonus()成員函數(shù)。8.2dynamic_cast運算符classEmployee{public:

virtualintsalary();};classCaptain:publicEmployee{public: intsalary();};classStewardess:publicEmployee{public: intsalary(); intbonus(); //在派生類中增加的非虛成員函數(shù)};8.2dynamic_cast運算符在函數(shù)payroll()中通過dynamic_cast運算符轉(zhuǎn)換得派生類Stewardess的指針，并用這個指針，調(diào)用其增加的非虛成員函數(shù)Stewardess::bonus()：intpayroll(Employee*pe){Stewardess*pm=dynamic_cast<Stewardess*>(pe);if(pm){ //pm指向Stewardess對象

//用pm調(diào)用Stewardess::bonus()}else{ //dynamic_cast失敗，pm為0

//使用pe調(diào)用Employee的成員函數(shù)}}8.2dynamic_cast運算符注意：在使用結(jié)果指針之前，必須測試dynamic_cast是否轉(zhuǎn)換成功。例如：intpayroll(Employee*pe){Stewardess*pm=dynamic_cast<Stewardess*>(pe); staticintvariablePay=0;

//錯誤：在使用pm之前需要測試pm的值 variablePay+=pm->bonus();

//…}8.2dynamic_cast運算符【例8.1】dynamic_cast運算符使用示例。//employee.h#ifndefEMPLOYEE_H //防止employee.h被重復(fù)引用#defineEMPLOYEE_HclassEmployee{public:

virtualintsalary();};classCaptain:publicEmployee{public: intsalary();};classStewardess:publicEmployee{public: intsalary(); intbonus(); //增加的非虛成員函數(shù)};#endif8.2dynamic_cast運算符//employee.cpp#include"employee.h"intEmployee::salary(){

return0;}intCaptain::salary(){

return20000;}intStewardess::salary(){

return5000;}intStewardess::bonus(){

return2500;}8.2dynamic_cast運算符//mian.cpp#include"employee.h"#include<iostream>usingnamespacestd;intpayroll(Employee*pe){ //全局函數(shù)

Stewardess*pm=dynamic_cast<Stewardess*>(pe); if(pm){ //成功，返回派生類指針

//pe->salary()虛函數(shù)動態(tài)綁定

returnpm->bonus()+pe->salary();

//也可以通過pm靜態(tài)調(diào)用Stewardess類改寫后的虛函數(shù)pm->salary() //returnpm->bonus()+pm->salary(); } else{ //0

returnpe->salary(); }}8.2dynamic_cast運算符intmain(){Employee*e0=newCaptain();Employee*e1=newStewardess();cout<<payroll(e0)<<endl;cout<<payroll(e1)<<endl;

return0;}運行結(jié)果：2000075008.3typeid運算符typeid運算符的操作數(shù)可以是表達式或類型名，當(dāng)表達式是對象指針或引用時，可獲得運行時指針或引用所指對象的實際類型，返回一個類型為type_info的對象，type_info類在頭文件typeinfo中定義：classtype_info{private: type_info(consttype_info&); type_info&operator=(consttype_info&);public:

virtual~type_info(); intoperator==(consttype_info&)const; intoperator!=(consttype_info&)const; constchar*name()const;};8.3typeid運算符【例8.2】typeid運算符輸出操作數(shù)類型名示例。//main.cpp#include<typeinfo>#include<iostream>intmain(){ intiobj; std::cout<<typeid(iobj).name()<<std::endl; std::cout<<typeid(8.16).name()<<std::endl;

return0;}運行結(jié)果：intdouble8.3typeid運算符【例8.3】typeid運算符的操作數(shù)（基類）類型中沒有虛函數(shù)情況。//main.cpp#include<typeinfo>#include<iostream>classmyBase{/*沒有虛函數(shù)*/};classmyDerived:publicmyBase{/*沒有虛函數(shù)*/};intmain(){ myDeriveddobj; myBase*pb=&dobj; std::cout<<typeid(*pb).name()<<std::endl;//輸出：myBase return0;}運行結(jié)果：classmyBase8.3typeid運算符【例8.4】typeid運算符的操作數(shù)（基類）類型中有虛函數(shù)示例。//employee.h#ifndefEMPLOYEE_H //防止employee.h被重復(fù)引用#defineEMPLOYEE_HclassEmployee{public:

virtualintsalary(){return0;}};classCaptain:publicEmployee{};#endif8.3typeid運算符//main.cpp#include"employee.h"#include<typeinfo>#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){ Employee*pe=newCaptain; //輸出:"Captain" cout<<typeid(*pe).name()<<endl;

return0;}運行結(jié)果：classCaptain8.4

異常在程序運行時，往往會出現(xiàn)一些不可預(yù)期的錯誤，如除數(shù)為0、內(nèi)存申請失敗、類型轉(zhuǎn)換失敗，此時，希望能由正常的控制流程之外的代碼來處理，比如先釋放資源，而不是直接結(jié)束程序運行，為此，C++提供異常（exception）處理機制，在C++環(huán)境下編程，優(yōu)先采用的錯誤處理方式是異常。

首先，異常不會被忽略，如果用戶不捕捉（catch）程序中拋出的異常，默認行為是調(diào)用abort()，程序被終止(coredump)。其次，異常機制保證了當(dāng)異常被拋出時，try塊內(nèi)創(chuàng)建的自動變量被撤銷。8.5

異常的使用C++中異常有兩個部分：異常的拋出，以及異常的處理。當(dāng)程序出錯，C++通過throw表達式拋出異常；在異常出現(xiàn)之后，程序的正常執(zhí)行被暫停，異常處理機制開始搜尋程序中有能力處理這一異常的catch子句，在異常處理完畢之后，程序從異常處理地點繼續(xù)向下執(zhí)行。8.5

異常的使用1.拋出異常voidfoo()throw(exception_1,exception_n){ if(error_1(…)){ //…

throwexception_1; //1 } … if(error_n(…)){ //…

throwexception_n; }}8.5

異常的使用其中，exception_1、exception_n是程序出錯時拋出的異常，異常是某種對象，最簡單的異常對象可以是一個整數(shù)或者字符串，如：throw32;throw"helloexception";8.5

異常的使用2.處理異常voidbar(){

try

{ foo(); //2 }

catch(exception_1e1){ //3 handle_exception_1(e1); }

catch(exception_nen){ handle_exception_n(en); }}函數(shù)在一旦拋出異常后就自動終止運行，將運行的權(quán)限交給它的上一層調(diào)用方。8.5

異常的使用3.trytry塊中的語句是可能拋出異常的地方。try總是與catch一同出現(xiàn)，try把一組catch子句與try塊內(nèi)的函數(shù)體關(guān)聯(lián)起來，對于一個try塊，至少應(yīng)該有一個catch()子句，如果函數(shù)體中的語句拋出了一個異常，則使用函數(shù)體后面catch子句來處理這個異常。8.5

異常的使用4.catch在程序中，利用一個或者一串catch子句來捕捉（catch）被拋出的異常對象，catch子句由3部分組成：關(guān)鍵字catch、圓括號內(nèi)的一個類型或者對象、花括號內(nèi)的一組語句（用于處理異常），如上例中：catch(exception_nen){ handle_exception(en);}8.5

異常的使用如下為T類型的對象定義一個catch子句（變量t是任意的，與函數(shù)形參類似）：catch(Tt)catch(constTt)catch(T&t)catch(constT&t)編譯器按照catch出現(xiàn)的順序以及catch指定的參數(shù)類型，確定一個異常應(yīng)該由哪個catch來處理。異常對象會被用來依次和每個catch子句比較類型，如果類型相符，則該catch子句的內(nèi)容便會執(zhí)行。

8.5

異常的使用catch不一定要全部捕捉try塊中拋出的異常，剩下沒有捕捉的可以交給上一級函數(shù)處理。在程序中，可以使用一網(wǎng)打盡（catch-all）的方式，使用(…)作為catch的參數(shù)，支持捕捉任意類型的異常，示例如下：catch(…){ //捕捉任何類型的異常

log_message(); //處理異常}8.5

異常的使用有時，catch子句可能無法完成異常的完整處理，在處理之后，程序可以重拋異常，以尋求其它catch子句的協(xié)助，作進一步的處理：catch(iterator_overflow&iof){ log_message(iof.what_happened());

throw;//重拋異常，使另一個catch子句可以繼續(xù)處理}重拋時，只需在catch子句中寫下throw，throw會將捕捉的異常對象再次拋出，并由另一個類型吻合的catch子句繼續(xù)處理。8.5

異常的使用5.throwthrow后面帶一個類型的實例，throw和catch的關(guān)系就像是函數(shù)調(diào)用，catch指定形參，throw給出實參。throw不一定非要出現(xiàn)在try之后的語句塊中，它可以出現(xiàn)在任何需要的地方，只要最終有catch可以捕捉它即可，即使在catch子句中，仍然可以繼續(xù)throw，這時有兩種情況：重拋異常，重拋異常時throw不帶參數(shù)。throw一個新類型的異常。8.5

異常的使用try{ …}catch(int){

//拋出一個MyException類型的異常

throwMyException("myexception"); }catch(float){

throw; //重新拋出當(dāng)前的浮點數(shù)類型異常}8.5

異常的使用在函數(shù)聲明后的throw關(guān)鍵字稱為異常規(guī)范，通過異常規(guī)范，在函數(shù)聲明中，可以指定該函數(shù)能夠直接或間接拋出的異常集合（可不拋出任何異常），異常規(guī)范保證函數(shù)不會拋出未列出的異常，例如：voidfoo()throw(int); //只能拋出int型異常voidbar()throw();