Язык программирования C++. Пятое издание - Стенли Липпман

void recoup(int) noexcept(true); // не будет передавать исключений

void alloc(int) noexcept(false); // может передавать исключения

Оператор noexcept

Аргументы спецификатора noexcept зачастую создаются с использованием оператора noexcept. Оператор noexcept — унарный, возвращающий константное логическое выражение r-значения, означающее способность данного выражения передавать исключения. Подобно оператору sizeof (см. раздел 4.9), оператор noexcept не вычисляет свой операнд.

Например, следующее выражение возвращает значение true:

noexcept(recoup(i)) // true, если вызов функции recoup() не может

                    // передать исключение, и false в противном случае

поскольку функция recoup() объявлена со спецификатором noexcept. В более общем виде выражение noexcept(е) возвращает значение true, если у всех вызванных е функций нет спецификаций передачи и сама е не содержит операторов throw. В противном случае выражение noexcept(е) возвращает значение false.

Оператор noexcept можно использовать для формирования спецификатора исключения следующим образом:

void f() noexcept(noexcept(g())); // f() имеет тот же спецификатор

                                  // исключения, что и g()

Если функция g() обещает не передавать исключений, то f() также не будет. Если g() не имеет спецификатора исключения или имеет спецификатор, позволяющий передачу исключений, то функция f() также может передавать их.

Ключевое слово noexcept имеет два значения: это спецификатор исключения, когда оно следует за списком параметров функции, и оператор, который зачастую используется как логический аргумент для спецификатора исключения noexcept.

Спецификации исключения и указатели, виртуальные функции, функции управления копированием

Хотя спецификатор noexcept не является частью типа функции, наличие у функции спецификатора исключения влияет на ее использование.

Указатель на функцию и функция, на которую указывает этот указатель, должны иметь одинаковые спецификации. Таким образом, если объявлен указатель со спецификатором запрета передачи исключения, то использовать этот указатель можно только для указания на функции с подобным спецификатором. Указатель на функцию, способную передавать исключение, определенный явно или неявно, может указывать на любую функцию, даже если она обещает не передавать исключения:

// recoup() и pf1() обещают не передавать исключений

void (*pf1)(int) noexcept = recoup;

// ok: recoup() не будет передавать исключений; и не имеет значения,

// что pf2() может

void (*pf2)(int) = recoup;

pf1 = alloc; // ошибка: alloc() может передать исключение, но pf1()

             // обещала, что не будет

pf2 = alloc; // ok: pf2() и alloc() могли бы передать исключение

Если виртуальная функция обещает не передавать исключений, унаследованные виртуальные функции также должны обещать не передавать исключений. С другой стороны, если базовая функция позволяет передачу исключения, то производным функциям стоит быть ограниченным строже и обещать не передавать их:

class Base {

public:

 virtual double f1(double) noexcept; // не передает исключения

 virtual int f2() noexcept(false);   // может передавать

 virtual void f3();                  // может передавать

};

class Derived : public Base {

public:

 double f1(double);         // ошибка: Base::f1() обещает не передавать

 int f2() noexcept (false); // ok: та же спецификация, как у Base::f2()

 void f3() noexcept;        // ok: Derived:f3() ограничена строже

};

Когда компилятор синтезирует функции-члены управления копированием, он создает для них спецификацию исключения. Если все соответствующие функции-члены всех базовых классов обещают не передавать исключений, то синтезируемые функции-члены также будут noexcept. Если какая-нибудь функция, вызванная синтезируемым членом, может передать исключение, то этот синтезируемый член помечается как noexcept(false). Кроме того, если разработчик не предоставил спецификацию исключения для деструктора, который он определяет, компилятор синтезирует ее сам. Компилятор создает ту же спецификацию, которую он создал бы, будь то синтезируемый деструктор для этого класса.

Упражнения раздела 18.1.4

Упражнение 18.8. Пересмотрите написанные классы и добавьте соответствующие спецификации исключения к их конструкторам и деструкторам. Если вы полагаете, что некоторые из ваших деструкторов могли бы передавать исключения, изменить код так, чтобы это было невозможно.

18.1.5. Иерархии классов исключений

Классы исключений (см. раздел 5.6.3) стандартной библиотеки формируют иерархию наследования (см. главу 15), представленную на рис. 18.1.

Рис. 18.1. Иерархия классов исключений стандартной библиотеки

Единственными функциями, определенными типом exception, являются конструктор копий, оператор присвоения копий, виртуальный деструктор и виртуальная функция-член what(). Она возвращает указатель типа const char* на символьный массив с нулевым символом в конце и, как гарантируется, не передает никаких исключений.

Классы исключений exception, bad_cast и bad_alloc определяют также стандартный конструктор. Классы runtime_error и logic_error не имеют стандартного конструктора, но имеют конструкторы, получающие символьную строку в стиле С или аргумент библиотечного типа string. Эти аргументы предназначены для дополнительной информации об ошибке. Функция what() этих классов возвращает сообщение, использованное для инициализации объекта исключения. Поскольку функция what() виртуальная, при обработке ссылки на базовый тип вызов функции what() выполнит ту версию, которая соответствует динамическому типу объекта исключения.

Классы исключения для приложения книжного магазина

В приложениях иерархию исключений зачастую дополняют, определяя классы, производные от класса exception (или другого библиотечного класса, производного от него). Такие классы представляют исключения, специфические для данного приложения.

Если бы предстояло создать реальное приложение книжного магазина, его классы были бы гораздо сложнее, чем в примерах этой книги. Одной из причин усложнения является обработка исключений. Фактически пришлось бы создать собственную иерархию исключений, отражающую вероятные проблемы, специфические для данного приложения. В этом проекте могли бы понадобиться следующие классы:

// гипотетический класс исключения для приложения книжного магазина

class out_of_stock: public std::runtime_error {

public:

 explicit out_of_stock(const std::string &s):

  std::runtime_error(s) { }

};

class isbn_mismatch: public std::logic_error {

public:

 explicit isbn_mismatch(const std::string &s):

  std::logic_error(s) { }

 isbn_mismatch(const std::string &s,

  const std::string &lhs, const std::string &rhs):

  std::logic_error(s), left(lhs), right(rhs) { }

 const std::string left, right;

};

Здесь специфические для приложения классы исключения определены как производные от стандартного класса исключения. Любую иерархию классов, включая иерархию исключений, можно рассматривать как слоистую структуру. По мере углубления иерархии каждый слой становится более специализированным. Например, первым и наиболее общим слоем иерархии является класс exception. При получении объекта этого типа будет известно только то, что в приложении произошла какая-то ошибка.

Второй слой специализирует исключение на две обширные категории: ошибки времени выполнения и логические ошибки. Ошибки времени выполнения могут быть обнаружены только при запуске программы. Логические ошибки, в принципе, могут быть обнаружены в приложении.

Классы исключений книжного магазина представляют даже более специализированный слой. Класс out_of_stock представляет проблему времени выполнения, специфическую для данного приложения. Он используется для оповещения о нарушении порядка выполнения. Класс исключения isbn_mismatch представляет собой более специализированную форму класса logic_error. В принципе программа может обнаружить несоответствие ISBN, вызвав функцию isbn().

Использование собственных типов исключений

Собственные классы исключений применяются точно так же, как и классы стандартной библиотеки. Одна часть программы передает объект одного из этих классов, а другая получает и обрабатывает его, устраняя проблему. Например, для перегруженного оператора суммы класса Sales_item можно создать класс исключения isbn_mismatch, передаваемого в случае обнаружения ошибки несовпадения ISBN.