[C++知识库]《C++ Primer》第18章 18.1节习题答案

《C++ Primer》第18章 用于大型程序的工具

本章介绍了一些用于大型程序开发的语言特性，包括：

●异常处理。

●命名空间。

●多重继承与虚继承。

本章的练习着重帮助读者理解异常的基本概念，练习异常捕获和异常处理的设计；理解命名空间和名字解析；理解多重继承和虚继承的概念，并进行相应的设计练习。

18.1节习题答案

练习18.1：在下列throw语句中异常对象的类型是什么？

(a) range_error r("error");			(b) exception *p = &r;
	throw r;							throw *p;

如果将(b)中的throw语句写成了throw p将发生什么情况？

【出题思路】

理解异常对象的类型的匹配方法和规则。

【解答】

(a)异常对象r的类型是range_error。

(b)被抛出的异常对象是对指针p解引用的结果，其类型与p的静态类型相匹配，为exception。若写成throw p，则抛出的异常对象是exception*类型。读者可尝试编译、运行这几条语句，观察系统的提示。

练习18.2：当在指定的位置发生了异常时将出现什么情况？

void exercise(int *b, int *e)
{
	vector<int> v(b,e);
	int *p = new int[v.size()];
	ifstream in("ints");
	//此处发生异常
}

【出题思路】

深入理解异常发生时可能对程序已运行部分产生的影响。

【解答】

在new操作后发生的异常使得动态分配的数组没有被撤销，从而造成内存泄漏。

练习18.3：要想让上面的代码在发生异常时能正常工作，有两种解决方案。请描述这两种方法并实现它们。

【出题思路】

在理解异常发生可能造成的后果之后，尝试使用try-catch方法和封装策略正确处理异常。

【解答】

方法一：将有可能发生异常的代码放在try块中，以便在异常发生时捕获异常。

void exercise(int *b, int *e)
{
	vector<int> v(b, e);
	int *p = new int[v.size()];
	try{
		ifstream in("ints");
		//此处发生异常
	}
	catch {
		delete p; //释放数组
		//进行其他处理
	}
	// ...
}

方法二：定义一个类来封装数组的分配和释放，以保证正确释放资源：

class Resource {
public:
	Resource(size_t sz): r(new int[sz]) {  }
	~Resource() { if(r) delete r; }
private:
	int *r;
}

函数exercise相应修改为：

void exercise(int *b, int *e)
{
	vector<int> v(b, e);
	int *p = new int[v.size()];
	Resource res(v.size());
	ifstream in("ints");
	//此处发生异常
	// ...
}

注意，此处给出的Resource类非常简略，实际应用时，还需定义其他操作，包括复制构造函数、复制操作、解引用操作、箭头操作、下标操作等，以支持内置指针及数组的使用方式并保证自动删除Resource对象所引用的数组。另外，可将该Resource类定义为类模板，以支持多种数组元素类型。

练习18.4：查看图18.1（第693页）所示的继承体系，说明下面的try块有何错误并修改它。

try {
	//使用C++标准库
} catch(exception) {
	// ...
} catch(const runtime_error &re) {
	// ...
} catch(overflow_error eobj) { /* ... */ }

【出题思路】

理解异常处理中catch语句的匹配顺序。

【解答】

该try块中使用的exception、runtime_error及overflow_error是标准库中定义的异常类。它们是因继承而相关的：runtime_error类继承exception类，overflow_error类继承runtime_error类。在使用来自继承层次的异常时，catch子句应该从最低派生类型到最高派生类型排序，以便派生类型的处理代码出现在其基类类型的catch之前，所以上述块中，catch子句的顺序错误。

可修改为：

try {
	//使用C++标准库
} catch(overflow_error eobj) {
	// ...
} catch(const runtime_error &re) {
	// ...
} catch(exception) { /* ... */ }

练习18.5：修改下面的main函数，使其能捕获图18.1（第693页）所示的任何异常类型：

int main(){
//使用C++标准库
}

处理代码应该首先打印异常相关的错误信息，然后调用abort（定义在cstdlib头文件中）终止main函数。

【出题思路】

本题练习捕获并打印所有类型的异常。

【解答】

int main(){
	try {
		//使用C++标准库
	} catch(const exception &e) {
		cerr << e.what() << endl;
		abort();
	} 
	return 0;
}

练习18.6：已知下面的异常类型和catch语句，书写一个throw表达式使其创建的异常对象能被这些catch语句捕获：

(a)class exceptionType {  };
   catch(exceptionType *pet) {  }
(b)catch(...) {  }
(c)typedef int EXCPTYPE;
   catch(EXCPTYPE) {   }

【出题思路】

理解使用throw时异常对象的类型一般需要与catch语句捕获的对象类型对应。

【解答】

(a)throw new exceptionType();	//动态创建一个异常对象并抛出其指针
(b)throw 8;						//被抛出的表达式为任意类型
(c)throw 11;					//被抛出的表达式为int类型即可

练习18.7：根据第16章的介绍定义你自己的Blob和BlobPtr，注意将构造函数写成函数try语句块。【出题思路】

本题练习在实际应用中处理构造函数异常的常用方法：使用try语句块。

【解答】

template <typename T> class Blob {
public:
	typedef T value_type;
	typedef typename std::vector<T>::size_type size_type;
	//构造函数
	Blob();
	Blob(std::initializer_list<T> il) try:
		data(std::make_shared<std::vector<T>>(il)) {
			/* 空函数体*/
	} catch(const std::bad_alloc &e) { handle_out_of_memory(e); }
	// Blob中的元素数目
	size_type size() const { return data->size(); }
	bool empty() const { return data->empty(); }
	//添加和删除元素
	void push_back(const T &t) {data->push_back(t); }
	//移动版本，参见13.6.3节（第548页）
	void push_back(T &&t) { data->push_back(std::move(t)); }
	void pop_back();
	//元素访问
	T& back();
	T& operator[](size_type i); //在14.5节中定义
private:
	std::shared_ptr<std::vector<T>> data;
	//若data[i]无效，则抛出msg
	void check(size_type i, const std::string &msg) const;
};

template <typename T> class BlobPtr {
public:
	BlobPtr(): curr(0) { }
	BlobPtr(Blob<T> &a, size_t sz = 0) try:
		wptr(a.data), curr(sz) {  }
	} catch(const std::bad_alloc &e) { handle_out_of_memory(e); }
	T& operator*() const
	{
		auto p = check(curr, "dereference past end");
		return (*p)[curr];//(*p)为本对象指向的vector
	}
	//递增和递减
	BlobPtr& operator++(); //前置运算符
	BlobPtr& operator--();
private:
	//若检查成功，check返回一个指向vector的shared_ptr
	std::shared_ptr<std::vector<T>>
		check(std::size_t, const std::string &) const;
	//保存一个weak_ptr,表示底层vector可能被销毁
	std::weak_ptr<std::vector<T>> wptr;
	std::size_t curr;//数组中的当前位置
｝

练习18.8：回顾你之前编写的各个类，为它们的构造函数和析构函数添加正确的异常说明。如果你认为某个析构函数可能抛出异常，尝试修改代码使得该析构函数不会抛出异常。

【出题思路】

练习18.7中已经说明了构造函数的异常处理方法，练习18.8中着重理解析构函数的异常说明。

【解答】

class MyTest_Base
{
public:
	virtual ~MyTest_Base()
	{
		cout << "开始准备销毁一个MyTest_Base类型的对象" << endl;
		//把异常完全封装在构构函数内部
		try {
			//注意：在析构函数中抛出了异常
			throw std::exception("在析构函数中故意抛出一个异常，测试！");
		}
		catch(...) {  }
	}
	
	void Func() throw()
	{
		throw std::exception("故意抛出一个异常，测试！");
	}	
	void Other() {  }	
}//重点是把可能发生异常的部分用try封装起来	

练习18.9：定义本节描述的书店程序异常类，然后为Sales_data类重新编写一个复合赋值运算符并令其抛出一个异常。

【出题思路】

本题练习书店应用程序中复合赋值运算符的编写和异常判断。

【解答】

Sales_data& Sales_data::operator-=(const Sales_data &rhs)
{
	if(isbn() != rhs.isbn())
		throw isbn_mismatch("wrong isbns", isbn(), rhs.isbn());
	units_sold -= rhs.unist_sold;
	revenue -= rhs.revenue;
	return *this;
}

练习18.10：编写程序令其对两个ISBN编号不相同的对象执行Sales_data的加法运算。为该程序编写两个不同的版本：一个处理异常、另一个不处理异常。观察并比较这两个程序的行为，用心体会当出现了一个未被捕获的异常时程序会发生什么情况。

【出题思路】

体会处理或不处理异常对程序的影响。下面是处理异常和不处理异常的主要程序片段。

【解答】

//处理异常
Sales_data item1, item2, sum;
while(cin >> item1 >> item2) { //读取两条交易信息
	try {
		sum = item1 + item2;	//计算它们的和
		return sum;
	}catch(const isbn_mismatch &e) {
		cerr << e.what() << ": left isbn(" << e.left
				<< ") right isbn(" << e.right << ")" << endl;
	}
}
//不处理异常
Sales_data item1, item2, sum;
	while(cin >> item1 >> item2) {//读取两条交易信息
		sum = item1 + item2;		//计算它们的和
		return sum;
	}

练习18.11：为什么what函数不应该抛出异常？

【出题思路】

深入理解what函数的作用和在异常处理中所处的重要位置。

【解答】

what函数是在catch异常后用于提取异常基本信息的虚函数，what函数是确保不会抛出任何异常的。如果what函数抛出了异常，则会在新产生的异常中由于what函数继续产生异常，将会产生抛出异常的死循环。所以what函数必须确保不抛出异常