c++ - 从 C `goto` 错误处理范例转换到 C++ 异常处理范例

Question

我是一名学习 C++ 的 C 程序员。在 C 中，有一个常见的 goto idiom used to handle errors and exit cleanly from a function .我读过通过 try-catch block 处理异常是面向对象程序中的首选，但我在 C++ 中实现这个范例时遇到了麻烦。

以 C 中的以下函数为例，它使用 goto 错误处理范例:

unsigned foobar(void){
    FILE *fp = fopen("blah.txt", "r");
    if(!fp){
        goto exit_fopen;
    }

    /* the blackbox function performs various
     * operations on, and otherwise modifies,
     * the state of external data structures */
    if(blackbox()){
        goto exit_blackbox;
    }

    const size_t NUM_DATUM = 42;
    unsigned long *data = malloc(NUM_DATUM*sizeof(*data));
    if(!data){
        goto exit_data;
    }

    for(size_t i = 0; i < NUM_DATUM; i++){
        char buffer[256] = "";
        if(!fgets(buffer, sizeof(buffer), fp)){
            goto exit_read;
        }

        data[i] = strtoul(buffer, NULL, 0);
    }

    for(size_t i = 0; i < NUM_DATUM/2; i++){
        printf("%lu\n", data[i] + data[i + NUM_DATUM/2]);
    }

    free(data)
    /* the undo_blackbox function reverts the
     * changes made by the blackbox function */
    undo_blackbox();
    fclose(fp);

    return 0;

exit_read:
    free(data);
exit_data:
    undo_blackbox();
exit_blackbox:
    fclose(fp);
exit_fopen:
    return 1;
}

我尝试使用异常处理范例在 C++ 中重新创建函数:

unsigned foobar(){
    ifstream fp ("blah.txt");
    if(!fp.is_open()){
        return 1;
    }

    try{
        // the blackbox function performs various
        // operations on, and otherwise modifies,
        // the state of external data structures
        blackbox();
    }catch(...){
        fp.close();
        return 1;
    }

    const size_t NUM_DATUM = 42;
    unsigned long *data;
    try{
        data = new unsigned long [NUM_DATUM];
    }catch(...){
        // the undo_blackbox function reverts the
        // changes made by the blackbox function
        undo_blackbox();
        fp.close();
        return 1;
    }

    for(size_t i = 0; i < NUM_DATUM; i++){
        string buffer;
        if(!getline(fp, buffer)){
            delete[] data;
            undo_blackbox();
            fp.close();
            return 1;
        }

        stringstream(buffer) >> data[i];
    }

    for(size_t i = 0; i < NUM_DATUM/2; i++){
        cout << data[i] + data[i + NUM_DATUM/2] << endl;
    }

    delete[] data;
    undo_blackbox();
    fp.close();

    return 0;
}

我觉得我的 C++ 版本没有正确实现异常处理范例；事实上，由于随着函数的增长，catch block 中积累了清理代码，因此 C++ 版本的可读性更差，更容易出错。

我已经读到，由于称为 RAII 的东西，catch block 中的所有这些清理代码在 C++ 中可能是不必要的，但我不熟悉这个概念。 我的实现是否正确，或者有更好的方法来处理错误并干净地退出 C++ 中的函数？

Answer 1

RAII的原理|是您使用类类型来管理使用后需要清理的任何资源；清理是由析构函数完成的。

这意味着您可以创建一个本地 RAII 管理器，该管理器会在超出范围时自动清理它所管理的任何内容，无论是由于正常的程序流程还是异常。 catch block 应该永远不需要只是为了清理；仅当您需要处理或报告异常时。

在您的情况下，您拥有三个资源:

• 文件fp。 ifstream 已经是 RAII 类型，所以只需删除对 fp.close() 的冗余调用，一切都很好。
• 分配的内存data。如果它是一个小的固定大小(这样)，则使用本地数组，如果需要动态分配，则使用 std::vector；然后摆脱 delete.
• blackbox设置的状态。

您可以为“黑盒”恶意代码编写自己的 RAII 包装器:

struct blackbox_guard {
    // Set up the state on construction
    blackbox_guard()  {blackbox();}

    // Restore the state on destruction
    ~blackbox_guard() {undo_blackbox();}

    // Prevent copying per the Rule of Three
    blackbox_guard(blackbox_guard const &) = delete;
    void operator=(blackbox_guard) = delete;
};

现在您可以删除所有错误处理代码；我会通过异常(抛出或允许传播)而不是神奇的返回值来指示失败，给出:

void foobar(){
    ifstream fp ("blah.txt"); // No need to check now, the first read will fail if not open
    blackbox_guard bb;

    const size_t NUM_DATUM = 42;
    unsigned long data[NUM_DATUM];   // or vector<unsigned long> data(NUM_DATUM);

    for(size_t i = 0; i < NUM_DATUM; i++){
        string buffer;

        // You could avoid this check by setting the file to throw on error
        // fp.exceptions(ios::badbit); or something like that before the loop
        if(!getline(fp, buffer)){
             throw std::runtime_error("Failed to read"); // or whatever
        }

        stringstream(buffer) >> data[i]; // or data[i] = stoul(buffer);
    }

    for(size_t i = 0; i < NUM_DATUM/2; i++){
        cout << data[i] + data[i + NUM_DATUM/2] << endl;
    }
}