C++异常安全指南 编写健壮代码原则

异常安全需遵循三个级别：基本保证、强烈保证和无抛出保证；通过RAII管理资源，使用智能指针和锁封装资源，确保异常时资源正确释放；函数中应先完成可能失败的操作再修改状态，避免中间状态泄漏；采用拷贝与交换惯用法实现赋值操作的强烈保证；合理使用noexcept标记不抛出异常的函数，尤其析构函数默认不抛出；标准库优先选择noexcept移动操作以提升性能；持续关注设计与编码细节，结合现代C++工具构建可靠系统。

在C++中编写异常安全的代码，意味着即使在异常发生时，程序也能保持一致的状态，不会造成资源泄漏或数据损坏。异常安全是构建可靠系统的关键部分，尤其在大型项目或库开发中尤为重要。以下是一些核心原则和实践方法，帮助你编写更健壮的C++代码。

理解异常安全的三个级别

异常安全通常分为三个级别，理解它们有助于评估代码的健壮性：

• 基本保证：如果异常发生，程序仍处于有效状态，没有资源泄漏，但对象的值可能已改变。
• 强烈保证：操作要么完全成功，要么恢复到调用前的状态（即“提交-回滚”语义）。
• 无抛出保证：操作不会抛出异常，通常是通过 noexcept 保证实现。

理想情况下，关键操作应尽量达到强烈保证或无抛出保证。

使用RAII管理资源

RAII（Resource Acquisition Is Initialization）是C++中实现异常安全的基石。它通过对象的构造函数获取资源，在析构函数中释放资源，确保即使发生异常，资源也能被正确释放。

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• 使用 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr 管理动态内存。
• 使用 std::lock_guard 或 std::unique_lock 管理互斥量。
• 封装文件句柄、网络连接等资源在类中，析构函数负责关闭。

只要资源被封装在对象中，异常发生时析构函数会自动调用，避免泄漏。

注意函数中的异常传播路径

在函数内部调用可能抛出异常的操作时，必须考虑中间状态的清理。

• 避免在裸指针上调用 new 后再调用可能抛出异常的函数。应立即用智能指针接管。
• 多个资源分配时，考虑使用“两阶段初始化”或“swap 技术”来实现强烈保证。
• 修改对象状态前，先完成所有可能失败的操作（如内存分配），再修改内部数据。

先修改对象成员，再分配内存，一旦分配失败，对象已处于不一致状态。

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先完成所有可能抛出的操作，确认无异常后再更新内部状态。

拷贝与交换惯用法（Copy-and-Swap）

这是实现强烈异常安全的常用技术，尤其适用于赋值操作符。

• 先通过拷贝构造函数创建对象副本（这一步可能失败，但不影响原对象）。
• 在副本上完成所有修改。
• 通过 swap 将副本与当前对象交换，swap 通常是无抛出的。

即使在拷贝过程中抛出异常，原对象保持不变，实现了强烈保证。

谨慎使用 noexcept

标记为 noexcept 的函数承诺不抛出异常，编译器可据此进行优化（如移动操作）。

• 只在确定不会抛出异常的函数上使用 noexcept。
• 析构函数默认是 noexcept 的，不应抛出异常。
• 抛出异常的 noexcept 函数会直接调用 std::terminate()，应避免。

标准库容器在移动元素时，若移动构造函数是 noexcept，会优先使用移动而非拷贝。

基本上就这些。异常安全不是一蹴而就的，需要在设计和编码中持续关注。只要坚持RAII、合理设计操作顺序、善用现代C++工具，就能写出既高效又安全的代码。

以上就是C++异常安全指南 编写健壮代码原则的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！