程序设计语言的异常机制

概述

        异常处理，是编程语言或计算机硬件里的一种机制，用于处理软件或信息系统中出现的异常状况（即超出程序正常执行流程的某些特殊条件）。各种编程语言在处理异常方面具有非常显著的不同点（错误检测与异常处理区别在于：错误检测是在正常的程序流中，处理不可预见问题的代码，例如一个调用操作未能成功结束）。某些编程语言有这样的函数：当输入存在非法数据时不能被安全地调用，或者返回值不能与异常进行有效的区别。例如，C语言中的atoi函数（ASCII串到整数的转换）在输入非法时可以返回0。在这种情况下编程者需要另外进行错误检测（可能通过某些辅助全局变量如C的errno），或进行输入检验（如通过正则表达式），或者共同使用这两种方法。

通过异常处理，我们可以对用户在程序中的非法输入进行控制和提示，以防程序崩溃。

从进程的视角，硬件中断相当于可恢复异常，虽然中断一般与程序流本身无关。

从子程序编程者的视角，异常是很有用的一种机制，用于通知外界该子程序不能正常执行。如输入的数据无效（例如除数是0），或所需资源不可用（例如文件丢失）。如果系统没有异常机制，则编程者需要用返回值来标示发生了哪些错误。[1] 

程序设计语言的异常机制

许多常见的程序设计语言，包括Actionscript，Ada，BlitzMax，C++，C#，D，ECMAScript，Eiffel，Java，ML，Object Pascal（如Delphi，Free Pascal等），Objective-C，Ocaml，PHP（version 5），PL/1，Prolog，Python，REALbasic，Ruby，Visual Prolog以及大多数.NET程序设计语言，内建的异常机制都是沿着函数调用栈的函数调用逆向搜索，直到遇到异常处理代码为止。一般在这个异常处理代码的搜索过程中逐级完成栈卷回（stack unwinding）。但Common Lisp是个例外，它不采取栈卷回，因此允许异常处理完后在抛出异常的代码处原地恢复执行。而 Visual Basic（尤其是在其早于 .net 的版本，例如 6.0 中）走得更远：on error 语句可轻易指定发生异常后是重试（resume）还是跳过（resume next）还是执行程序员定义的错误处理程序（goto ***）。[1] 

多数语言的异常机制的语法是类似的：用throw或raise抛出一个异常对象（Java或C++等）或一个特殊可扩展的枚举类型的值（如Ada语言）；异常处理代码的作用范围用标记子句（try或begin开始的语言作用域）标示其起始，以第一个异常处理子句（catch, except, resuce等）标示其结束；可连续出现若干个异常处理子句，每个处理特定类型的异常。某些语言允许else子句，用于无异常出现的情况。更多见的是finally, ensure子句，无论是否出现异常它都将执行，用于释放异常处理所需的一些资源。[1] 

C++异常处理是资源获取即初始化（Resource-Acquisition-Is-Initialization）的基础。[1] 

C语言一般认为是不支持异常处理的。Perl语言可选择支持结构化异常处理（structured exception handling）。[1] 

Python语言对异常处理机制是非常普遍深入的，所以想写出不含try, except的程序非常困难。[1] 

名词解释

异常处理，英文名为exceptional handling, 是代替日渐衰落的error code方法的新法，提供error code 所未能具体的优势。异常处理分离了接收和处理错误代码。这个功能理清了编程者的思绪，也帮助代码增强了可读性，方便了维护者的阅读和理解。

异常处理（又称为错误处理）功能提供了处理程序运行时出现的任何意外或异常情况的方法。异常处理使用 try、catch 和 finally 关键字来尝试可能未成功的操作，处理失败，以及在事后清理资源。

异常处理通常是防止未知错误产生所采取的处理措施。异常处理的好处是你不用再绞尽脑汁去考虑各种错误，这为处理某一类错误提供了一个很有效的方法，使编程效率大大提高。

异常可以由公共语言运行库(CLR)、第三方库或使用 throw 关键字的应用程序代码生成。

特点

1.在应用程序遇到异常情况（如被零除情况或内存不足警告）时，就会产生异常。

2.发生异常时，控制流立即跳转到关联的异常处理程序（如果存在）。

3.如果给定异常没有异常处理程序，则程序将停止执行，并显示一条错误信息。

4.可能导致异常的操作通过 try 关键字来执行。

5.异常处理程序是在异常发生时执行的代码块。在 C# 中，catch 关键字用于定义异常处理程序。

6.程序可以使用 throw 关键字显式地引发异常。

7.异常对象包含有关错误的详细信息，其中包括调用堆栈的状态以及有关错误的文本说明。

8.即使引发了异常，finally 块中的代码也会执行，从而使程序可以释放资源。

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