C++11:为何引入noexcept替代throw-创新互联

引言

noexcept是C++11新引入的异常关键字。noexcept既是说明符,也是运算符。作为说明符,它的作用是指定函数是否抛出异常;作为运算符,它的作用是编译时检查,如果表达式不会抛出任何异常则返回 true,否则返回false。

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noexcept说明符的语法格式:

noexcept  // noexcept 等价于noexcept(true)
noexcept(expression) // expression可转换为bool的常量表达式,expression为true表示函数不会抛出异常
throw() // C++11 deprecated,C++20 removed throw()等价于noexcept(true)

noexcept(false)表示允许抛出异常;noexcept(true) 表示不允许抛出异常,noexcept与noexcept(true)等价;标记了noexcept(true) 或noexcept的函数如果抛出异常了,那么std::terminate()将会调用并结束进程。

C++11规定,满足下述条件的函数允许抛出异常:

  • 使用throw声明异常,除throw()外其他形式均允许抛出异常,例如,int func() throw(int)允许抛出异常,而int func() throw()不允许抛出异常。
  • noexcept(expression)中expression求值为false的函数。例如:void f() noexcept(false)允许抛出异常。
  • 函数声明中没有noexcept说明符的函数,例如:void g() 允许抛出异常。

同时C++11也规定,满足下述条件的函数不允许抛出异常:

  • 析构函数(如果基类或成员允许抛出异常,析构函数会转为允许抛出异常)
  • 隐式声明(或=default)的默认构造函数,拷贝构造函数,移动构造函数(如果基类同名函数或成员允许抛出异常,此函数会转换为抛出异常)
  • 隐式声明(或=default)的拷贝赋值运算符,移动赋值运算符
  • operator delete, operator delete[]

除此之外,需要特别注意的是noexcept(expression) 中的expression必须编译期间可求值,编译器最终会将expression 的结果转换为 true 或false再传递给 noexcept(),因而可以认为noexcept(expression) 是被转换为 noexcept(true) 或 noexcept(false) 作用于函数声明。

C++17之前的标准中,noexcept说明符和throw是函数签名的一部分,但是C++17之后的标准规定中,noexcept说明符不是函数签名的一部分。

noexcept运算符

noexcept 运算符会在编译时检查,如果表达式不会抛出任何异常则返回 true。它亦可用于函数模板的 noexcept 说明符中;noexcept运算符的语法格式:

noexcept(expression)

noexcept(expression)返回bool型纯右值。noexcept 运算符会在编译时检查,编译期不会对expression表达式进行求值。如果expression的潜在异常集合为空,noexcept(expression)会求值为true,否则noexcept(expression)求值为false。

#include#include#includevoid mayThrow();
void noThrow() noexcept;
auto layThrow = []{};
auto lnoThrow = []() noexcept {};
 
class T
{public:
    ~T(){} 
};
 
class U
{public:
    ~U(){}
    std::vectorv;
};
 
class V
{public:
    std::vectorv;
};
 
int main()
{T t;
    U u;
    V v;
 
    std::cout<< std::boolalpha<< "mayThrow() 可能会抛出异常吗?"<< !noexcept(mayThrow())<< '\n'<< "noThrow() 可能会抛出异常吗?"<< !noexcept(noThrow())<< '\n'<< "lmayThrow() 可能会抛出异常吗?"<< !noexcept(lmayThrow())<< '\n'<< "lnoThrow() 可能会抛出异常吗?"<< !noexcept(lnoThrow())<< '\n'<< "~T() 可能会抛出异常吗?"<< !noexcept(std::declval().~T())<< '\n'<< "T(T 右值) 可能会抛出异常吗?"<< !noexcept(T(std::declval()))<< '\n'<< "T(T 左值) 可能会抛出异常吗?"<< !noexcept(T(t))<< '\n'<< "U(U 右值) 可能会抛出异常吗?"<< !noexcept(U(std::declval()))<< '\n'<< "U(U 左值) 可能会抛出异常吗?"<< !noexcept(U(u))<< '\n' << "V(V 右值) 可能会抛出异常吗?"<< !noexcept(V(std::declval()))<< '\n'<< "V(V 左值) 可能会抛出异常吗?"<< !noexcept(V(v))<< '\n';  
}

输出:

mayThrow() 可能会抛出异常吗?true
noThrow() 可能会抛出异常吗?false
lmayThrow() 可能会抛出异常吗?true
lnoThrow() 可能会抛出异常吗?false
~T() 可能会抛出异常吗?false
T(T 右值) 可能会抛出异常吗?false
T(T 左值) 可能会抛出异常吗?false
U(U 右值) 可能会抛出异常吗?true
U(U 左值) 可能会抛出异常吗?true
V(V 右值) 可能会抛出异常吗?false
V(V 左值) 可能会抛出异常吗?true
noexcept的优势

与C++98中的throw相对比,noexcept会给我们带来许多优势。

改善程序执行效率

如果你的程序不允许抛出异常,请声明为noexcept。编译在编程链接生成可执行程序时,如果一个函数运行抛出异常,编译器会默认值在函数末尾添加异常处理相关函数代码段,这个代码函数名称一般较unwinding,所以也称unwinding stack。stackoverflow技术网站的有详细的性能评估。大家可以参考此wiki:https://stackoverflow.com/questions/26079903/noexcept-stack-unwinding-and-performance

noexcept可捕获更多异常

noexcept可处理以前throw无法捕获的异常,例如

struct{void CreateOtherClass() {T t{}; }
};

CreateOtherClass是否抛出异常将由T的构造函数决定,我们可以通过这种方式实现。

struct{void CreateOtherClass() noexcept(is_nothrow_default_constructible::value) {T t{}; }
};

但是这个throw是无法做到的。

noexcept与throw结束异常方式不同

throw声明函数,如果抛出异常std::unexpected()将会被调用并结束进程。noexcept声明的函数,如果抛出异常std::terminate()将会调用并结束进程。

总结

做为C++11新引入的关键字,noexcept既是说明符,也是运算符。作为说明符,它的作用是指定函数是否抛出异常;作为运算符,它的作用是编译时检查,表达式不会抛出任何异常则返回 true,否则返回false。
一般情况下如果函数不会抛出异常最好添加noexcept说明符,这样可以提升函数执行效率,而且优先使用noexcept替代throw。

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文章题目:C++11:为何引入noexcept替代throw-创新互联
转载来源:http://scyanting.com/article/cddhig.html