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C++异常安全总结最佳实践综合指南

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发布： 2025-08-28 16:08:05

原创

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异常安全通过RAII和复制再交换等技术保障程序在异常下的正确性。1. 基本保证确保资源不泄漏，对象状态有效；2. 强保证实现操作的原子性，典型方法是复制再交换；3. 无异常保证要求关键操作如析构函数和swap不抛出异常。使用智能指针、锁包装器等RAII类可自动释放资源，避免泄漏。移动操作应尽量标记noexcept以支持标准容器高效操作。函数设计需明确异常行为，局部捕获异常并转化为安全状态。始终确保资源由对象管理，是构建异常安全程序的核心。

c++异常安全总结最佳实践综合指南

在C++中，异常安全是编写健壮程序的关键部分。当异常发生时，程序应保持一致的状态，避免资源泄漏或数据损坏。下面从异常安全的三个级别出发，结合常见场景和最佳实践，给出实用的综合指南。

理解异常安全的三个级别

异常安全通常分为三个层次，理解它们有助于评估和设计代码的可靠性：

基本保证：如果异常抛出，程序不会泄漏资源，对象保持有效状态，但具体值可能未知。
强保证：操作要么完全成功，要么回到调用前的状态（即“提交-回滚”语义）。
无异常保证：操作不会抛出异常，通常用于析构函数和移动赋值（如noexcept）。

理想情况下，应尽量提供强保证，至少确保基本保证。无异常保证适用于关键路径或资源清理操作。

使用RAII管理资源

RAII（Resource Acquisition Is Initialization）是C++异常安全的基石。核心思想是将资源绑定到对象的生命周期上，利用构造函数获取资源，析构函数自动释放。

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用std::unique_ptr管理动态内存，避免手动delete。
用std::lock_guard或std::scoped_lock管理互斥量，防止死锁。
自定义类中，确保析构函数能安全释放所有资源，且不抛出异常。

只要所有资源都通过RAII对象管理，即使中间抛出异常，已构造的对象仍会被正确析构，从而避免泄漏。

复制再交换（Copy-and-Swap）实现强异常安全

对于赋值操作符等需要强保证的场景，推荐使用“复制再交换”惯用法。

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做法是：先创建对象的副本，在副本上完成修改，最后通过无异常的swap交换数据。

class MyClass {
private:
  std::vector data;
public:
  MyClass& operator=(const MyClass& other) {
    MyClass temp(other);
    swap(temp);
    return *this;
  }
  void swap(MyClass& other) noexcept {
    data.swap(other.data);
  }
};

由于复制可能失败（抛出异常），但只影响临时对象，原对象不受影响。swap操作应标记为noexcept，确保不会抛出异常。