Неизвестный C++: exceptions

Во многих книгах пишут, что нужно избегать exception-ов в конструкторах и деструкторах. Exception в конструкторе нам как бы «подсказывает», что объект не был сконструирован до конца и следовательно, нет смысла вызывать деструктор для такого объекта. Такое поведение чревато утечками ресурсов, поскольку как правило ресурсы освобождаются в деструкторе.

Пример:

#include <iostream>
#include <memory>

using namespace std;

class B
{
public:
   B()
   {
      cout << __FUNCTION__ << endl;
   }

   ~B()
   {
      cout << __FUNCTION__ << endl;
   }
};

class A
{
   B* PtrToB;
   auto_ptr<B> autoB;
public:
   A()
   {
      PtrToB = new B;
      autoB.reset(new B);

      cout << __FUNCTION__ << endl;
      throw 1;
   }

   ~A()
   {
      delete PtrToB;
      cout << __FUNCTION__ << endl;
   }
};

void main()
{
   cout << __FUNCTION__ << endl;

   {
      A a;
   }
}

Результат:
main
B::B
B::B
A::A
!Exception!

Как видно из этого примера, даже деструктор автоматически созданного объекта не вызывался.

(Note: В действительности если бы это был не unhandled exception, то деструктор для B вызывался. Смотри обсуждение в комментариях.)

Добавляем try/catch в конструктор:

class B
{
public:
   B()
   {
      cout << __FUNCTION__ << endl;
   }

   ~B()
   {
      cout << __FUNCTION__ << endl;
   }
};

class A
{
   B* PtrToB;
   auto_ptr<B> autoB;
public:
   A()
   {
      try
      {
         PtrToB = new B;
         autoB.reset(new B);

         cout << __FUNCTION__ << endl;
         throw 1;
      }
      catch (...)
      {
         cout << "I got it" << endl;
      }

      cout << "End of function" << endl;
   }

   ~A()
   {
      delete PtrToB;
      cout << __FUNCTION__ << endl;
   }
};

void main()
{
   cout << __FUNCTION__ << endl;

   {
      A a;
   }
}

И результат:

main
B::B
B::B
A::A
I got it
End of function
B::~B
A::~A
B::~B

Exception поймали и работает как часы! Но, что делать, если exception происходит в конструкторе или деструкторе наследуемого объекта:

...
class C
{
public:
   C()
   {
      cout << __FUNCTION__ << endl;
      throw 1;
   }

   ~C()
   {
      cout << __FUNCTION__ << endl;
   }
};

class A: public C
{
   B* PtrToB;
   auto_ptr<B> autoB;
public:
   A()
...

Результат:
main
C::C
!Exception!

Попробуем так:

class A: public C
{
   B* PtrToB;
   auto_ptr<B> autoB;
public:
   A()
   try
   {
      PtrToB = new B;
      autoB.reset(new B);

      cout << __FUNCTION__ << endl;
      throw 1;
   }
   catch (...)
   {
      cout << "I got it" << endl;
      /* here is hidden throw */
   }
...

Результат:
main
C::C
I got it
!Exception!

Вроде бы поймали, а вроде бы и нет ;). Exception поймали, но почему-то ничего дальше не произошло. Открываем disassembler и видим:

Сразу в конце блока catch компилятор вставил throw. Идея в том, что, если exception произошёл в констукторе базового класса, то это уже «фатально» и мы можем только освободить свои ресурсы, не более. Что делать, если всё таки хочется заглушить exception? Для этого есть «легальный» способ — добавить return до окончания блока catch:

class A: public C
{
   B* PtrToB;
   auto_ptr<B> autoB;
public:
   A()
   try
   {
      PtrToB = new B;
      autoB.reset(new B);

      cout << __FUNCTION__ << endl;
      throw 1;
   }
   catch (...)
   {
      cout << "I got it" << endl;
      return;
      /* here is hidden throw */
   }
...

Результат:
main
C::C
I got it
B::~B
!Exception!

Почти добились цели, теперь конструктор не падает с exception-ом. Но PtrToB не проинициализирован и как результат программа падает при вызове в A::~A на освобождении памяти delete PtrToB. Переписываем ещё раз код в надежде, что теперь всё будет работать:

class A: public C
{
   B* PtrToB;
   auto_ptr<B> autoB;

   void Init() throw()
   {
      PtrToB = new B;
      cout << "before autoB.reset() " << endl;

      autoB.reset(new B);

      cout << __FUNCTION__ << endl;
   }
public:
   A()
   try
   {
      Init();
      cout << __FUNCTION__ << endl;
   }
   catch (...)
   {
      Init();
      cout << "I got it" << endl;
      return;
      /* here is hidden throw */
   }
...

Результат:
main
C::C
B::B
before autoB.reset()
B::B
B::~B
!exception!

Проблема в том, что компилятор не вызвал конструктор объекта autoB и в нём хранится мусор. Как результат во время вызова auto_ptr<B>::reset внутренний указатель проверяется на NULL, поскольку указатель является !NULL, то метод reset пытается удалить не существующий объект. Можно найти много вариантов как обойти эту проблему, но я оставлю это за рамками изложения данного материала.

Что делать если у вас exception происходит в списке инициализации конструктора? Необходимо написать try сразу после объявления конструктора, но до списка инициализации, вот таким образом:

class B
{
public:
   B()
   {
      throw 1;
      cout << __FUNCTION__ << endl;
   }

   ~B()
   {
      cout << __FUNCTION__ << endl;
   }
};

class C
{
public:
   C()
   {
      cout << __FUNCTION__ << endl;
   }

   ~C()
   {
      cout << __FUNCTION__ << endl;
   }
};

class A: public C
{
   B* PtrToB;
public:
   A() try: C(), PtrToB(new B)
   {
      cout << __FUNCTION__ << endl;
   }
   catch (...)
   {
      //Hack: if an exception happens, PtrToB will have a garbage
      PtrToB = 0;
      cout << "I got it" << endl;
      return;
      /* here is hidden throw */
   }

   ~A()
   {
      delete PtrToB;
      cout << __FUNCTION__ << endl;
   }
};

Результат:
main
C::C
C::~C
I got it
A::~A
C::~C

Наконец-то программа доработала до конца без exception-ов. На этой оптимистической ноте хотел бы закончить.

P.S. Хотя в коде остался memory leak. Есть варианты его исправления, но поиск решения оставлю читателю.