c++ 异常安全保证 c++如何编写nothrow和strong exception-safe代码-C++-PHP中文网

noexcept 是编译期承诺函数绝不抛异常，strong exception safety 是运行期保证操作失败时状态回滚到调用前；二者共同确保对象始终有效、可析构、不泄漏。

c++ 异常安全保证 c++如何编写nothrow和strong exception-safe代码

什么是 noexcept 和 strong exception-safe，它们解决什么问题

C++ 的异常安全不是“有没有 try-catch”，而是对象在异常中途抛出时，是否仍处于有效、可析构、不泄漏的状态。noexcept 是编译期承诺——函数绝不会向外传播异常；strong exception safety 是运行期保证——操作失败时，状态回滚到调用前（要么全成功，要么像没发生过）。两者目标一致：让调用者能放心依赖资源生命周期和对象一致性。

noexcept 不是性能优化开关，它是接口契约：违反它会直接调用 std::terminate
strong guarantee 通常靠“copy-and-swap”或“prepare-then-commit”实现，不是靠 catch 所有异常
weak guarantee（仅保证对象仍可析构）是底线，但很多标准容器操作（如 std::vector::push_back）在分配失败时只提供 basic guarantee

怎么写真正 noexcept 的函数：别信声明，要查实现

noexcept 声明本身不阻止 throw，它只是告诉编译器“我保证不抛”。一旦函数体内调用了可能抛异常的代码（比如 std::string 构造、new、非 noexcept 成员函数），就违背契约。

所有被调用的函数必须也是 noexcept（包括构造、赋值、析构）；std::vector 的移动构造是 noexcept，但拷贝构造不是
析构函数默认是 noexcept(true)，显式写 ~T() noexcept 更清晰；若析构里调了可能 throw 的代码，必须用 noexcept(false) 并确保不 throw
使用 noexcept 运算符检查：noexcept(obj.func()) 返回 bool 编译期常量，可用于 SFINAE 或 static_assert

示例：安全的移动赋值运算符

T& operator=(T&& other) noexcept {
  if (this != &other) {
      delete[] data_;
      data_ = other.data_;
      size_ = other.size_;
      other.data_ = nullptr;
      other.size_ = 0;
  }
  return *this;
}

实现 strong exception safety：swap 是最可靠手段

强异常安全最难的地方不是“怎么捕获异常”，而是“怎么确保中间状态可逆”。swap 之所以可靠，是因为它通常只交换指针/整数（基本类型操作），天然 noexcept，且交换前后两个对象都处于有效状态。

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不要用“先改局部状态，再更新成员”的顺序；正确做法是：新资源准备好 → 原状态暂存 → 原子交换 → 清理旧资源
std::vector::assign、std::string::assign 等标准库实现都基于 copy-and-swap 或类似模式
自定义类中，优先实现 swap 非成员函数（ADL 友好），并标记为 noexcept

示例：强异常安全的赋值运算符

T& operator=(const T& other) {
  T tmp(other);           // 可能 throw，但不影响 *this
  swap(*this, tmp);       // guaranteed noexcept
  return *this;
}

容易被忽略的坑：析构函数、内存分配、标准容器行为

很多人以为“只要自己没写 throw 就安全”，其实大量隐式调用藏在底层。

std::make_unique 和 new 可能抛 std::bad_alloc，除非你用 new(std::nothrow) 并检查返回值
类型的析构函数若抛异常（哪怕只是 std::cout 时 IO 失败），会导致栈展开中断，程序终止——所以析构函数里不要做可能失败的操作
std::vector::reserve 不提供 strong guarantee：分配失败时，原 vector 保持不变（basic），但 capacity 可能未变；而 resize 在增长时若分配失败，也只保证 basic
移动操作看似高效，但若移动构造函数没声明 noexcept，std::vector 在扩容时会退化为拷贝（因为无法保证强异常安全）