避开C++异常处理的陷阱：动态抛出捕捉失效的真相

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这里就聊聊动态抛出时，大家经常会感到困惑不解的一个问题，为什么我的动态抛出捕捉不到？

你写的代码可能是这样的：

c 复制代码

class MyExceptionBase { };

class MyExceptionDerived
    : public MyExceptionBase { };

void f(MyExceptionBase& e)
{
    throw e;
}

int main()
{
    MyExceptionDerived e;
    try {
        f(e);
    } catch (const MyExceptionDerived& e) {
        std::cout << "handle MyExceptionDerived"
            << std::endl;
    } catch (...) {
        std::cout << "handle unknow exception"
            << std::endl;
    }
    return 0;
}

一顿操作猛如虎，写的时候满心欢喜，结果编译运行是这样：

复制代码

handle unknow exception

代码本意是希望输出 handle MyExceptionDerived，也就是需要捕捉到 MyExceptionDerived 类型的异常信号，但是异常捕获并没有按照预期地工作。catch (const MyExceptionDerived& e) 这条捕获语句没有被执行，取而代之的是 catch (...) 语句被执行，捕获到的是未知的异常信号。

问题出在哪呢？

在 f() 函数的 throw e; 语句中，抛出的对象的类型是由表达式 e 的静态类型（MyExceptionBase&）决定的，而不是它的动态类型(MyExceptionDerived)。实际抛出的异常类型是 MyExceptionBase，捕获到的异常类型也就是 MyExceptionBase，而不是 MyExceptionDerived。

因此，如果你希望抛出的异常能够表现出多态性（即能够根据它的实际类型进行捕获），你需要使用其它方法来抛出异常。

这里提到的静态类型和动态类型，是依据编译器是否能确定的类型来划分。静态类型，是编译时就能确定的类型。动态类型，由程序在运行时决定的，可以在运行时改变。

何以破解？

多态性和虚函数密不可分，抛出异常时不妨从虚函数这块入手，抛出异常的动作改由虚函数实现，修改如下：

arduino 复制代码

class MyExceptionBase
    : public std::exception {
public:
    virtual void raise() {
        throw *this;
    }
};

class MyExceptionDerived
    : public MyExceptionBase {
public:
    virtual void raise() {
        throw *this;
    }
};

void f(MyExceptionBase& e)
{
    // ...
    e.raise();
}

// ...

修改后的代码和之前的代码区别于，在异常信号类定义里添加了虚函数 raise()，用于在 f() 函数内调用并动态抛出异常。

因为 raise() 是虚函数，所以通过对象调用这个方法时，实际调用的实现是基于对象的动态类型（实例化时依据的类型）决定。

对象的实例化类型是 MyExceptionBase，则调用的 raise() 就是 MyExceptionBase 类内的实现；对象的实例化类型是 MyExceptionDerived，则调用的 raise() 就是 MyExceptionDerived 类内的实现。

实际运行结果是：

复制代码

handle MyExceptionDerived

这次的运行结果已经符合预期。

虚函数的使用只能通过对象指针吗？

看着看着，部分读者朋友不禁有个疑问，「为什么以往调用虚函数时都是使用对象指针，而这里的代码却在用引用类型，引用类型也能调用虚函数？」

反过来问，为了体现类的动态特性必须要使用对象指针吗？

这可是妥妥的误区啊。虚函数的实际调用依赖于类的虚函数表，和对象指针没有必然联系。虚函数表的地址保存在对象内部属性中，只要能访问该属性，通过该地址就能调用实际的虚函数实现，也就是决定执行哪个具体的函数。

笔者八戒在之前的文章中也聊过虚函数的原理，感兴趣的同学可关注我查看更多内容。