为什么C++在构造函数和析构函数中不能抛出异常？
在 C++ 中，构造函数和析构函数确实存在一些关于异常处理的限制，这背后有深刻的技术原因和设计哲学。理解这些限制，需要我们深入 C++ 的内存管理、对象生命周期以及异常安全性的几个关键概念。
首先，我们来聊聊构造函数。
构造函数的核心任务是确保一个对象在被创建出来时，处于一个 有效且完整 的状态。所谓有效，是指对象的所有成员变量都已经被正确初始化，可以安全地被访问和使用。所谓完整，是指对象已经完成了所有必要的设置，可以履行其设计者赋予它的职责。
如果一个构造函数在执行过程中抛出了异常，那么会发生什么呢？
1. 对象创建未完成： 抛出异常意味着构造过程的某个环节失败了。此时，对象并没有被完全创建成功。如果允许异常继续传播，那么调用者会收到一个尚未完成初始化的对象。这在很多情况下是灾难性的，因为代码期望拿到的是一个已经准备就绪的对象，如果拿到的是一个半成品，任何对其成员的访问都可能导致未定义行为。
2. 资源泄露的风险： 假设构造函数在某个时刻分配了某些资源（比如动态内存、文件句柄、锁等），然后在初始化后续成员时失败并抛出异常。如果异常没有被妥善处理，这些已经分配的资源就可能永远无法被释放。这就像你打开了一扇门，但是没来得及关上就跑掉了，导致门一直开着，无人看管。虽然现代 C++ 有 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）机制，通过对象自身的生命周期来管理资源，但这需要在构造函数能够 完全成功执行并离开作用域 的前提下才能生效。如果构造函数中途异常终止，那么负责管理这些资源的临时对象（如果存在的话）的析构函数也可能因为未完全构造而未能被调用。
3. 异常安全性问题： C++ 提供异常安全性的保证，其中最基本的是“基本保证”（Basic Guarantee），意味着即使发生异常，程序的状态也应该是有效的（没有资源泄露）。如果构造函数允许抛出异常，并且没有被恰当地捕获和处理，那么整个程序的状态可能会变得不可预测。更进一步的保证，如“强异常保证”（Strong Guarantee），意味着如果操作失败，就像从未发生过一样回滚所有更改，这在构造函数中实现起来尤其困难，因为构造函数的很多操作是不可逆的（比如内存分配）。
4. 对容器和标准库的影响： 许多 C++ 标准库容器（如 `std::vector`、`std::list`）在进行对象插入或移动时，会涉及到对象的构造和拷贝/移动。如果构造函数抛出异常，这些容器内部的重排操作可能会变得非常复杂，难以维护一致性和异常安全性。为了简化这些操作并保证容器的稳定性，标准库通常要求用于容器的类型具有不抛出异常的构造函数（或特定类型的构造函数不抛出异常）。
那么，析构函数 为什么也不能抛出异常呢？
析构函数的作用是在对象生命周期结束时进行清理，释放其占用的资源，并将对象的状态恢复到未占用状态（或者说，使其不占用任何资源）。
不允许析构函数抛出异常的原因则更为直接和关键：
1. 堆栈展开过程中的二次异常： 当一个异常在程序中抛出时，C++ 的运行时会执行一个称为“堆栈展开”（Stack Unwinding）的过程。在这个过程中，程序会沿着调用链向上查找能够捕获该异常的 `catch` 块。在这个查找过程中，所有已经构造但尚未被捕获的异常处理块（`trycatch`）都会被跳过，而其作用域内的 局部对象 的析构函数会被自动调用。
现在想象一下，如果在堆栈展开过程中，一个析构函数本身又抛出了一个异常。此时，程序已经处于处理一个异常的状态了。如果再抛出一个新的异常，而程序 还没有完成对第一个异常的处理（也就是说，还没有找到合适的 `catch` 块），那么运行时就遇到了一个“二次异常”（或称“嵌套异常”）。
对于这种情况，C++ 的标准规定：当正在进行堆栈展开时，如果发生了另一个异常，程序 必须立即终止 (`std::terminate()` 会被调用)。这是因为运行时已经无法安全地管理和恢复状态。它不知道如何处理两个同时发生的、且尚未被妥善处理的异常。一个异常已经让程序状态变得不确定，第二个异常更是让情况无法收拾。
2. 资源清理的强制性： 析构函数是为了保证资源被释放而设计的。如果析构函数允许抛出异常，那么就有可能出现资源未能被释放的情况（如果析构函数中的清理操作失败并抛出异常，而这个异常又没有被析构函数自身捕获）。这与析构函数的根本目的背道而驰。
3. 无法预测的调用时机： 析构函数会在对象生命结束时自动调用，这个时机可能是在正常的程序流程中，也可能是在异常处理的堆栈展开过程中。无论在哪个时机，它都需要以一种安全可靠的方式完成清理工作，不能因为自身的失败而导致更严重的问题。
总结来说，构造函数和析构函数在异常处理上的限制，是为了保障 C++ 的核心机制能够稳定运行，并为开发者提供可预测的程序行为。
构造函数 要确保对象被安全地创建。如果创建过程中发生异常，对象的状态是未定义的，继续使用将是危险的。允许异常传播意味着未能初始化的对象可能被传递到程序其他部分，导致潜在的灾难。
析构函数 则必须在任何情况下都能够安全地完成资源清理。如果在析构过程中抛出异常，而程序又正处于处理另一个异常的堆栈展开状态，那么程序将直接终止，这是最坏的情况。
那么，如何在构造函数中处理失败呢？
既然构造函数不能抛出异常（或者说，不应该抛出异常），如果初始化过程中确实发生了需要报告的失败，应该如何处理呢？
1. 抛出异常的“包裹”类型： 最常见且推荐的做法是，在构造函数内部捕获可能导致失败的操作所抛出的异常（例如内存分配失败可能抛出 `std::bad_alloc`），然后在构造函数内部 重新抛出一个更具描述性的异常，或者 封装原始异常。然而，这里有个关键点：这个重新抛出或者封装操作本身，如果也失败了，那构造函数也必须是可抛出异常的（虽然不推荐），或者采用其他机制。但更根本的原则是，构造函数应尽可能地“不抛出异常”。
更现实的做法是，构造函数在捕获内部异常后， 销毁已创建的局部资源（通过 RAII 机制），然后 选择不重新抛出，或者抛出一个 能被外部安全处理 的特定异常类型。但如果外部无法安全处理，那么就必须保证构造函数是安全的。
2. 使用状态标志或返回值： 对于某些初始化过程，如果失败是可预期的且不涉及资源泄露，可以考虑使用一个状态标志来表示初始化是否成功。但由于 C++ 标准要求构造函数没有返回值，这种方式在构造函数中不太直接。更常见的方式是 使用工厂函数。工厂函数可以返回一个指向对象的指针，或者 `std::optional`，其返回值可以指示构造是否成功。
3. RAII 和异常安全设计： 最佳实践是设计你的类时就考虑到异常安全性。使用 RAII 来管理所有资源，这样即使构造函数抛出异常，RAII 对象也能被正确析构，从而释放资源。
例如：
```c++
class MyClass {
std::vector data;
int ptr;
public:
MyClass(int size) : data(size) { // vector 构造函数可以抛出 bad_alloc
ptr = new int[size]; // new 可能抛出 bad_alloc
// ... 其他可能失败的初始化 ...
// 如果发生失败，确保已经释放的资源（这里是 data）能被正确处理。
// 如果 new 失败，vector 的析构函数会在堆栈展开时被调用。
}
~MyClass() {
delete[] ptr; // 析构函数不应抛出异常
}
};
```
在这个例子中，如果 `data(size)` 抛出 `std::bad_alloc`，`MyClass` 的构造会中断，`ptr` 也未被分配，堆栈展开会销毁 `data` 对象。如果 `ptr = new int[size]` 抛出 `std::bad_alloc`，那么 `data` 已经成功初始化了，在堆栈展开时 `data` 的析构函数会被调用，`ptr` 也未分配。
关于析构函数不抛出异常的策略：
如果析构函数中某个清理操作 真的 可能失败（例如网络连接断开，写入文件时磁盘满了等），并且这个失败 不能 通过重试等方式解决，那么正确的做法是在析构函数内部 捕获 这个可能发生的异常，然后 默默地丢弃它（或者记录日志），但 绝不能让它再次抛出。这被称为“异常安全中的“异常不透明性””或者“吞掉异常”。
例如：
```c++
~MyClass() noexcept { // noexcept 关键字表明不会抛出异常
try {
// 尝试关闭文件、释放网络连接等可能失败的操作
close_resource();
} catch (...) {
// 忽略所有异常，记录日志
std::cerr << "Error during resource cleanup." << std::endl;
}
}
```
使用 `noexcept` 关键字可以在编译时就强制执行这一规则，如果函数实际抛出了异常，则会调用 `std::terminate()`。
总而言之，C++ 对构造函数和析构函数的异常处理限制，是为了维护程序的健壮性和可预测性，特别是为了避免在异常处理过程中引入更严峻的问题（如二次异常导致程序终止）。开发者需要通过 RAII、工厂模式、错误码或者在内部捕获异常并妥善处理等方式来优雅地应对这些限制。
首先，我们来聊聊构造函数。
构造函数的核心任务是确保一个对象在被创建出来时，处于一个 有效且完整 的状态。所谓有效，是指对象的所有成员变量都已经被正确初始化，可以安全地被访问和使用。所谓完整，是指对象已经完成了所有必要的设置，可以履行其设计者赋予它的职责。
如果一个构造函数在执行过程中抛出了异常，那么会发生什么呢？
1. 对象创建未完成： 抛出异常意味着构造过程的某个环节失败了。此时，对象并没有被完全创建成功。如果允许异常继续传播，那么调用者会收到一个尚未完成初始化的对象。这在很多情况下是灾难性的，因为代码期望拿到的是一个已经准备就绪的对象，如果拿到的是一个半成品，任何对其成员的访问都可能导致未定义行为。
2. 资源泄露的风险： 假设构造函数在某个时刻分配了某些资源（比如动态内存、文件句柄、锁等），然后在初始化后续成员时失败并抛出异常。如果异常没有被妥善处理，这些已经分配的资源就可能永远无法被释放。这就像你打开了一扇门，但是没来得及关上就跑掉了，导致门一直开着，无人看管。虽然现代 C++ 有 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）机制，通过对象自身的生命周期来管理资源，但这需要在构造函数能够 完全成功执行并离开作用域 的前提下才能生效。如果构造函数中途异常终止，那么负责管理这些资源的临时对象（如果存在的话）的析构函数也可能因为未完全构造而未能被调用。
3. 异常安全性问题： C++ 提供异常安全性的保证，其中最基本的是“基本保证”（Basic Guarantee），意味着即使发生异常，程序的状态也应该是有效的（没有资源泄露）。如果构造函数允许抛出异常，并且没有被恰当地捕获和处理，那么整个程序的状态可能会变得不可预测。更进一步的保证，如“强异常保证”（Strong Guarantee），意味着如果操作失败，就像从未发生过一样回滚所有更改，这在构造函数中实现起来尤其困难，因为构造函数的很多操作是不可逆的（比如内存分配）。
4. 对容器和标准库的影响： 许多 C++ 标准库容器（如 `std::vector`、`std::list`）在进行对象插入或移动时，会涉及到对象的构造和拷贝/移动。如果构造函数抛出异常，这些容器内部的重排操作可能会变得非常复杂，难以维护一致性和异常安全性。为了简化这些操作并保证容器的稳定性，标准库通常要求用于容器的类型具有不抛出异常的构造函数（或特定类型的构造函数不抛出异常）。
那么，析构函数 为什么也不能抛出异常呢？
析构函数的作用是在对象生命周期结束时进行清理，释放其占用的资源，并将对象的状态恢复到未占用状态（或者说，使其不占用任何资源）。
不允许析构函数抛出异常的原因则更为直接和关键：
1. 堆栈展开过程中的二次异常： 当一个异常在程序中抛出时，C++ 的运行时会执行一个称为“堆栈展开”（Stack Unwinding）的过程。在这个过程中，程序会沿着调用链向上查找能够捕获该异常的 `catch` 块。在这个查找过程中，所有已经构造但尚未被捕获的异常处理块（`trycatch`）都会被跳过，而其作用域内的 局部对象 的析构函数会被自动调用。
现在想象一下，如果在堆栈展开过程中，一个析构函数本身又抛出了一个异常。此时，程序已经处于处理一个异常的状态了。如果再抛出一个新的异常，而程序 还没有完成对第一个异常的处理（也就是说，还没有找到合适的 `catch` 块），那么运行时就遇到了一个“二次异常”（或称“嵌套异常”）。
对于这种情况，C++ 的标准规定：当正在进行堆栈展开时，如果发生了另一个异常，程序 必须立即终止 (`std::terminate()` 会被调用)。这是因为运行时已经无法安全地管理和恢复状态。它不知道如何处理两个同时发生的、且尚未被妥善处理的异常。一个异常已经让程序状态变得不确定，第二个异常更是让情况无法收拾。
2. 资源清理的强制性： 析构函数是为了保证资源被释放而设计的。如果析构函数允许抛出异常，那么就有可能出现资源未能被释放的情况（如果析构函数中的清理操作失败并抛出异常，而这个异常又没有被析构函数自身捕获）。这与析构函数的根本目的背道而驰。
3. 无法预测的调用时机： 析构函数会在对象生命结束时自动调用，这个时机可能是在正常的程序流程中，也可能是在异常处理的堆栈展开过程中。无论在哪个时机，它都需要以一种安全可靠的方式完成清理工作，不能因为自身的失败而导致更严重的问题。
总结来说，构造函数和析构函数在异常处理上的限制，是为了保障 C++ 的核心机制能够稳定运行，并为开发者提供可预测的程序行为。
构造函数 要确保对象被安全地创建。如果创建过程中发生异常，对象的状态是未定义的，继续使用将是危险的。允许异常传播意味着未能初始化的对象可能被传递到程序其他部分，导致潜在的灾难。
析构函数 则必须在任何情况下都能够安全地完成资源清理。如果在析构过程中抛出异常，而程序又正处于处理另一个异常的堆栈展开状态，那么程序将直接终止，这是最坏的情况。
那么，如何在构造函数中处理失败呢？
既然构造函数不能抛出异常（或者说，不应该抛出异常），如果初始化过程中确实发生了需要报告的失败，应该如何处理呢？
1. 抛出异常的“包裹”类型： 最常见且推荐的做法是，在构造函数内部捕获可能导致失败的操作所抛出的异常（例如内存分配失败可能抛出 `std::bad_alloc`），然后在构造函数内部 重新抛出一个更具描述性的异常，或者 封装原始异常。然而，这里有个关键点：这个重新抛出或者封装操作本身，如果也失败了，那构造函数也必须是可抛出异常的（虽然不推荐），或者采用其他机制。但更根本的原则是，构造函数应尽可能地“不抛出异常”。
更现实的做法是，构造函数在捕获内部异常后， 销毁已创建的局部资源（通过 RAII 机制），然后 选择不重新抛出，或者抛出一个 能被外部安全处理 的特定异常类型。但如果外部无法安全处理，那么就必须保证构造函数是安全的。
2. 使用状态标志或返回值： 对于某些初始化过程，如果失败是可预期的且不涉及资源泄露，可以考虑使用一个状态标志来表示初始化是否成功。但由于 C++ 标准要求构造函数没有返回值，这种方式在构造函数中不太直接。更常见的方式是 使用工厂函数。工厂函数可以返回一个指向对象的指针，或者 `std::optional
3. RAII 和异常安全设计： 最佳实践是设计你的类时就考虑到异常安全性。使用 RAII 来管理所有资源，这样即使构造函数抛出异常，RAII 对象也能被正确析构，从而释放资源。
例如：
```c++
class MyClass {
std::vector
int ptr;
public:
MyClass(int size) : data(size) { // vector 构造函数可以抛出 bad_alloc
ptr = new int[size]; // new 可能抛出 bad_alloc
// ... 其他可能失败的初始化 ...
// 如果发生失败，确保已经释放的资源（这里是 data）能被正确处理。
// 如果 new 失败，vector 的析构函数会在堆栈展开时被调用。
}
~MyClass() {
delete[] ptr; // 析构函数不应抛出异常
}
};
```
在这个例子中，如果 `data(size)` 抛出 `std::bad_alloc`，`MyClass` 的构造会中断，`ptr` 也未被分配，堆栈展开会销毁 `data` 对象。如果 `ptr = new int[size]` 抛出 `std::bad_alloc`，那么 `data` 已经成功初始化了，在堆栈展开时 `data` 的析构函数会被调用，`ptr` 也未分配。
关于析构函数不抛出异常的策略：
如果析构函数中某个清理操作 真的 可能失败（例如网络连接断开，写入文件时磁盘满了等），并且这个失败 不能 通过重试等方式解决，那么正确的做法是在析构函数内部 捕获 这个可能发生的异常，然后 默默地丢弃它（或者记录日志），但 绝不能让它再次抛出。这被称为“异常安全中的“异常不透明性””或者“吞掉异常”。
例如：
```c++
~MyClass() noexcept { // noexcept 关键字表明不会抛出异常
try {
// 尝试关闭文件、释放网络连接等可能失败的操作
close_resource();
} catch (...) {
// 忽略所有异常，记录日志
std::cerr << "Error during resource cleanup." << std::endl;
}
}
```
使用 `noexcept` 关键字可以在编译时就强制执行这一规则，如果函数实际抛出了异常，则会调用 `std::terminate()`。
总而言之，C++ 对构造函数和析构函数的异常处理限制，是为了维护程序的健壮性和可预测性，特别是为了避免在异常处理过程中引入更严峻的问题（如二次异常导致程序终止）。开发者需要通过 RAII、工厂模式、错误码或者在内部捕获异常并妥善处理等方式来优雅地应对这些限制。
网友意见
我觉得最重要的是在逻辑上，当一个对象初始化到一半时，抛了异常的话，这个对象的状态应该如何定义？
不是全未初始化，也不是初始化完成。这种中间状态是要是扩散和暴露到外部代码中，会是很麻烦的。
如果说内部再维护一套更精细的状态指标，那完全不抛异常，用isReady之类的函数封装一下这个指标来指示这个对象的现状，也没什么麻烦。
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