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本文是《More Effective C++:35个改善编程与设计的有效方法》对条款12:了解“抛出一个 exception”与“传递一个参数”或“调用一个虚函数”间差异和条款15:了解异常处理（exception handling）的成本的总结和理解。

条款12:了解“抛出一个 exception”与“传递一个参数”或“调用一个虚函数”间差异

函数参数和exceptions的传递方式有3种：by value， by reference，by pointer。当调用一个函数，控制权最终会回到调用端（除非函数失败以至于无法返回），但是当抛出 exception，控制权不会再回到抛出端。

        Widget localWidget;
        throw localWidget;  // localWidget作为异常被抛出会发生复制，将副本抛出

C++ 特别声明，一个对象被抛出作为 exception时，总是会发生复制(copy)。 导致抛出异常通常比传递参数要慢。不论被捕捉的exception 是以by value 或 by reference方式传递，都会发生localWidget的复制行为，而交到 catch 子句上的是副本。即使此exception 以by reference 方式被捕捉，catch 端还是不可能修改localWidget，只能修改 localWidget的副本。下面的代码对于上述描述可以进行更直观的展示:

class Widget {
public:
    Widget() = default;
    Widget(const Widget& widget) {
        std::cout << "Copy Constructtor" << std::endl;
    }

    void ShowWidgetInfo() {
        std::cout << this << std::endl;
    }
};

int main(int argc, char* argv[]) {
    try {
        Widget localWidget;
        localWidget.ShowWidgetInfo();
        throw localWidget;  // localWidget作为异常被抛出会发生复制
    }  // 将副本抛出
    catch (const Widget& e) {  // 捕获localWidget的副本，可以看到两个指针不同
        const_cast<Widget&>(e).ShowWidgetInfo();
    }
    return 0;
}

当对象当作异常被复制，复制行为是由对象的复制构造( copy constructor)执行，copy constructor 相应于该对象的“静态类型”而非“动态类型”。 代码对于该描述的解释如下：

class SpecialWidget: public Widget {
public:
    SpecialWidget() = default;
    SpecialWidget(const SpecialWidget& widget) {
        std::cout << "SpecialWidget : Copy Constructtor" << std::endl;
    }
};

try {
    SpecialWidget specialWidget;
    Widget& rw = specialWidget;
    throw rw;  // rw的静态类型为Widget，执行Widget的复制构造函数创建副本并抛出Widget类型的异常
} catch (const SpecialWidget& e) {
    std::cout << "SpecialWidget Exception" << std::endl;
} catch (const Widget& e) {  // 可以捕获Widget和SpecialWidget异常
    std::cout << "Widget Exception" << std::endl;
}

由于抛出的异常对象是对象副本，这导致如何 catch 语句块内传播 exceptions存在差异,假设在try语句块中抛出的是SpecialWidget。

try {
    SpecialWidget specialWidget;
    throw specialWidget;
}

下面两个实现继续传播异常

catch(Widget& e) {
    throw;    // 抛出当前异常，抛出是SpecialWidget类型的异常
}

catch(Widget& e) {
    throw e;  // 抛出Widget类型的异常
}

函数调用过程中将一个临时对象传递给一个 non-const reference 参数是不允许的，但对exceptions则属合法。

catch(Widget e)	 // 以by value的方式捕获异常，会发生两次复制构造(抛出对象产生副本+将临时对象复制到w)
catch(Widget& e)  // 以by reference方式捕获异常
catch(const Widget& e)  // 以by reference方式捕获异常

throw by pointer 事实上相当于 pass by pointer，两者都传递指针副本。必须特别注意的是，千万不要抛出一个指向局部对象的指针，因为该局部对象会在 exception 传离作用域时被销毁。

“自变量传递”与“exception 传播”两动作有着互异的做法：

其中一个不同是对象从“调用端或抛出端”转移到“参数或 catch子句”时的做法。如上述描述
第二个不同是“调用者或抛出者”和“被调用者或捕捉者”之间的类型匹配(type match)规则。

exceptions 与 catch 子句匹配的过程，仅有两种转换可以发生

一种是“继承架构中的类转换(inheritance-based conversions)”。一个针对 base class exceptions而编写的catch 子句，可以处理类型为 derived class的exceptions。

C++ 标准程序库定义有 exceptions 继承体系：

   try {
      ...
    } catch (logic_error& ex) {
        // 此语句块将捕捉所有的logic_error exceptions,甚至包括其 derived types
    } catch (invalid_argument& ex) {
        // 此语句块绝不会被执行，因为所有的invalid_argument是logic_error的派生类
        // 都会被上面的catch子句捕获
    }

当你调用一个虚函数，被调用的函数是“调用者（某个对象）的动态类型”中的函数。可以说，虚函数采用所谓的“best fit”（最佳匹配）策略，而exception 处理机制遵循所谓的“first fit”（最先吻合）策略。

   try {
      ...
    } catch (invalid_argument& ex) {
        // 处理invalid_argument异常
    } catch (logic_error& ex) {
        // 处理其他的logic_error异常
    }

第二个允许发生的转换是从一个“有型指针”转为“无型指针”，所以一个针对const void* 指针而设计的catch子句，可捕捉任何指针类型的exception。

上述实现完整实现代码

条款15:了解异常处理（exception handling）的成本

编译过程中如果没有加上对 exceptions的支持，程序通常比较小，执行时也比较快。如果编译过程中加上对 exceptions的支持，程序就比较大，执行时也比较慢。如果你的程序没有任何一处使用 try, throw 或catch，而且你连接的程序库没有一个有用到 try, throw 或 catch ，可以在编译过程中放弃支持exception，并因而免除了大小和速度的成本。目前，程序对 exceptions的运用普及度愈来愈高，但是如果你决定不使用 exceptions，并让编译器知道，编译器可以适度完成某种性能优化。

Exception 处理机制带来的第二种成本来自 try 语句块。粗略估计，如果使用 try 语句块，代码大约整体膨胀 5%～10%，执行速度亦大约下降这个数。 面对 exception specifications，编译器产出的代码倾向于类似面对 try 语句块的行为，所以一个exception specification 通常会招致与 try 语句块相同的成本

和正常的函数返回动作比较，由于抛出exception而导致的函数返回，其速度可能比正常情况下慢3个数量级。

为了让 exception的相关成本最小化，只要能够不支持 exceptions，编译器便不支持；请将你对 try 语句块和exception specifications的使用限制于非用不可的地点，并且在真正异常情况下才抛出 exceptions。

参考资料

《More Effective C++:35个改善编程与设计的有效方法(中文版)》

异常处理(二):抛出异常与“传递参数”或“调用虚函数”间差异

条款12:了解“抛出一个 exception”与“传递一个参数”或“调用一个虚函数”间差异

条款15:了解异常处理（exception handling）的成本

参考资料