前言

noexcept 这个说明符看起来很厉害的样子，给人一种函数加上它就可以不产生异常的感觉，但事实真的如此吗？它真的能消除一切异常吗？答案是不能！它只是函数的一种说明，作为开发者我们需要自己保证标记了 noexcept 的函数不产生异常。啥？这不是没事找事吗？

为什么要用 noexcept

既然给函数添加了 noexcept 说明符并不能杜绝异常的产生，那我们为什么还要用它呢？我个人的理解是为了优化，因为异常存在的意义就是用来干脏活累活的，为了实现异常的处理，我们编写逻辑的每一次函数调用，编译器都会生成一堆外围的处理代码，而当我们把一个函数标记为 noexcept 时，表示开发者向运行时保证调用这个函数不会抛出异常，这意味着这些脏活累活都不用干了，如果声明了 noexcept 的函数还试图抛出异常，C++会调用std::terminate函数终止程序运行。

添加 noexcept 说明符后编译器是否会进行优化，我们可以通过生成的汇编代码来看一下，编译器是 gcc 12.1，先看下面这段代码：

struct Obj
{
    ~Obj();
}

void inner();

void entrance()
{
    Obj instance;
    inner();
}

函数 entrance() 先定义一个Obj类型的对象，然后调用一个 inner() 函数，假如 inner() 在执行过程中抛出了异常，我们需要在保证对象实例 instance 被正确析构后才能退出 entrance() 函数，为了实现了这个保证，编译器真的是操碎了心，可以看一下生成汇编代码：

entrance():
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        push    rbx
        sub     rsp, 24
        call    inner()
        lea     rax, [rbp-17]
        mov     rdi, rax
        call    Obj::~Obj() [complete object destructor]
        jmp     .L4
        mov     rbx, rax
        lea     rax, [rbp-17]
        mov     rdi, rax
        call    Obj::~Obj() [complete object destructor]
        mov     rax, rbx
        mov     rdi, rax
        call    _Unwind_Resume
.L4:
        mov     rbx, QWORD PTR [rbp-8]
        leave
        ret

从这段汇编代码中可以发现，有两句是调用了析构函数 Obj::~Obj()，其中第二次就是为了异常发生时准备的，接下来我们加上 noexcept 后代码变成了下面这样：

struct Obj
{
    ~Obj();
};

void inner() noexcept;

void entrance()
{
    Obj o;
    inner();
}

源代码几乎没有变化，而生成的汇编代码清爽了太多：

entrance():
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        sub     rsp, 16
        call    inner()
        lea     rax, [rbp-1]
        mov     rdi, rax
        call    Obj::~Obj() [complete object destructor]
        leave
        ret

对比来看，以下这部分代码一直都是编译器在默默付出，现在你可以通过 noexcept 帮它减负了

        jmp     .L4
        mov     rbx, rax
        lea     rax, [rbp-17]
        mov     rdi, rax
        call    Obj::~Obj() [complete object destructor]
        mov     rax, rbx
        mov     rdi, rax
        call    _Unwind_Resume
.L4:
        mov     rbx, QWORD PTR [rbp-8]

实际测试 noexcept

不处理异常

首先实验一下不处理异常时的情景：

#include <iostream>

struct Obj
{
    ~Obj()
    {
        std::cout << "~Obj" << std::endl;
    };
};

void inner()
{
    throw 1;
}

int main()
{
    Obj o;
    inner();

    return 0;
}

编译运行结果如下：

albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testExcept$ g++ testexcept.cpp --std=c++11
albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testExcept$ ./a.out
terminate called after throwing an instance of 'int'
Aborted (core dumped)

可以看到程序直接崩溃了，在抛出一个异常之后被终止了。

正常捕获异常

再实验一次不加 noexcept 时常规处理异常的方式，代码如下：

#include <iostream>

struct Obj
{
    ~Obj()
    {
        std::cout << "~Obj" << std::endl;
    };
};

void inner()
{
    throw 1;
}

int main()
{
    Obj o;

    try
    {
        inner();
    }
    catch(int)
    {
        std::cout << "catch exception." << std::endl;
    }

    return 0;
}

编译运行结果如下：

albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testExcept$ g++ testexcept.cpp --std=c++11
albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testExcept$ ./a.out
catch exception.
~Obj

异常被捕获，Obj对象被正常析构，程序正常退出了

添加noexcept标记

给函数加上noexcept标记，再测试一次：

#include <iostream>

struct Obj
{
    ~Obj()
    {
        std::cout << "~Obj" << std::endl;
    };
};

void inner() noexcept
{
    throw 1;
}

int main()
{
    Obj o;

    try
    {
        inner();
    }
    catch(int)
    {
        std::cout << "catch exception." << std::endl;
    }

    return 0;
}

编译运行结果如下：

albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testExcept$ g++ testexcept.cpp --std=c++11
albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testExcept$ ./a.out
terminate called after throwing an instance of 'int'
Aborted (core dumped)

我们看到加了noexcept如果抛出异常，程序会被直接终止，try...catch 语句就不起作用了，所以 noexcept 不能随便加，一定得保证确实没有异常才可以应用此优化。

noexcept操作符

noexcept本身后面可以加一个表达式，返回一个bool值，用来判定一个函数是否会抛出异常，可以看一下这个例子：

#include <iostream>

void inner() noexcept
{
    throw 1;
}

void test();

void test2() noexcept;

int main()
{
    std::cout << std::boolalpha
        << "Is inner() noexcept? " << noexcept(inner()) << std::endl
        << "Is test() noexcept? " << noexcept(test()) << std::endl
        << "Is tes2() noexcept? " << noexcept(test2()) << std::endl;
}

编译运行后的结果如下：

albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testExcept$ g++ testexcept.cpp --std=c++11
albert@home-pc:/mnt/d/data/cpp/testExcept$ ./a.out
Is inner() noexcept? true
Is test() noexcept? false
Is tes2() noexcept? true

test() 和 test2() 函数的判断应该没有什么疑问，而 inner()明明会抛出异常，而 noexcept操作符却返回了false，这是因为我们在函数后面加上了 noexcept 说明符，这时就需要我们自己保证函数不会抛出异常了，如果你硬要抛出异常那编译器也没有办法了。