C++关键字——noexcept

自C++98起，异常处理机制已成为C++的一部分，通过throw关键字抛出异常，而try-catch块则用于捕获并处理这些异常。然而，在C++98时代，异常处理的设计理念较为严格，捕获语句无法捕获未知的异常，进而要求函数修改异常时，调用该函数的父类函数的异常捕获语句也需要做出适配性修改，否则异常捕获语句失效。因此，C++程序员很少使用try-catch进行异常捕获——未知的异常无法捕获，已知的异常没必要捕获。

C++11后，逐渐形成“函数要么可能发射异常，要么保证不会发生异常”的共识。并提出了关键字noexcept用于指明函数保证自己不会发生异常。

用法

noexcept既可以表征普通函数不发射异常，也可以用于表征成员函数不发射异常。

//普通函数
int add(int a, int b)noexcept
{
    return a+b;
}


//成员函数
class People {
public:
People(std::string name, int age) :m_name{ name }, m_age{ age } {}
~People()noexcept = default;

inline const int GetAge()const noexcept
{
    return m_age;
}

inline const std::string GetName()const noexcept
{
    return m_name;
}
    
private:
    std::string m_name{ "" };
    int m_age{ 0 };
};

原理剖析

noexcept保证函数不会发射异常，那么noexcept是如何保证的呢？为了分析这个问题，不妨让noexcept函数抛出异常，同时让普通函数抛出异常作为对照组，对比分析两个函数的行为。验证代码及行为如下：

//当noexcept函数触发异常时，会直接在函数内抛出异常的位置中断，异常未扩散。
//已在 xxx.exe 中执行断点指令(__debugbreak()语句或类似调用)。
void no_exception()noexcept
{
    throw true;
}


//当常规函数触发异常时会提示异常；
//0x00007FFA2D8F543C 处(位于 xxxx.exe 中)有未经处理的异常:
// Microsoft C++ 异常: bool，位于内存位置 0x0000005B28B3F444 处。
void exception()
{
    throw true;
}

由如上行为可知，noexcept函数在触发异常时直接中断，异常自然无法向外发射（传递）。

正是由于其不向外发射异常特性，为编译器提供了更大的舞台。

• 更大的优化空间：因为noexcept标注的函数，其异常不会向外传递，自然也就不存在开解调用栈（开解调用栈是指在异常处理、函数返回或程序终止过程中，系统自动执行的调用栈回溯和资源清理行为。），也就给编译器更大的优化空间。
• 提升性能：vector的push_back函数在扩容时，如果移动构造函数是noexcept形式时（is_nothrow_move_constructible_v）将使用移动来转移原有数据，而非之前的拷贝完成再删除的方式。使用“能移动则移动，必须拷贝再拷贝”的策略来提升性能。

注意事项

• 只有在时间维度上恒为不发射异常的函数才可标注为noexcept，否则不要做出该函数noexcept的假设。
• 如果函数标注为noexcept，则该函数调用的所有函数应也是noexcept，否则不要做出该函数noexcept的假设。尽管noexcept调用非noexcept函数会通过编译但不推荐这样做。
• 不要为了使函数满足noexcept而修改函数，大可不必。
• 释放内存的函数和析构函数默认为noexcept，

补充

noexcept可以作为操作符，用于检测函数是否被标记为noexcept，使用代码如下：

void no_exception()noexcept
{
    throw true;
}

void exception()
{
    throw true;
}


void myfunc()
{
    int a=10; 
    int b=10;
    exception();
    int c= a+b;
}


int test_noexcept_oper() {
    std::cout<<std::boolalpha<<noexcept(no_exception())<<"\n"
    <<noexcept(exception())<<"\n"
    <<noexcept(myfunc())<<"\n";
    return 0;
}

总结

本文回顾了C++98以来的异常处理机制，并介绍了C++11中的noexcept关键字，借助示例代码说明了其用法、剖析了其原理，并列举了使用时的注意事项；同时说明了noexcept作为操作符的用法。

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