Cours de C/C++

En C++, lorsqu'il faut lancer une exception, on doit créer un objet dont la classe caractérise cette exception, et utiliser le mot clé throw. Sa syntaxe est la suivante :

throw objet;

où objet est l'objet correspondant à l'exception. Cet objet peut être de n'importe quel type, et pourra ainsi caractériser pleinement l'exception.

L'exception doit alors être traitée par le gestionnaire d'exception correspondant. On ne peut attraper que les exceptions qui sont apparues dans une zone de code limitée (cette zone est dite protégée contre les erreurs d'exécution), pas sur tout un programme. On doit donc placer le code susceptible de lancer une exception d'un bloc d'instructions particulier. Ce bloc est introduit avec le mot clé try :

try
{
    // Code susceptible de générer des exceptions...
}

Les gestionnaires d'exceptions doivent suivre le bloc try. Ils sont introduits avec le mot clé catch :

catch (classe [&][temp])
{
    // Traitement de l'exception associée à la classe
}

De même, les blocs catch peuvent recevoir leurs paramètres par valeur ou par référence, comme le montre la syntaxe indiquée ci-dessus. En général, il est préférable d'utiliser une référence, afin d'éviter une nouvelle copie de l'objet de l'exception pour le bloc catch. Toutefois, on prendra garde au fait que dans ce cas, les modifications effectuées sur le paramètre seront effectuées dans la copie de travail du compilateur et seront donc également visibles dans les blocs catch des fonctions appelantes ou de portée supérieure, si l'exception est relancée après traitement.

Il peut y avoir plusieurs gestionnaires d'exceptions. Chacun traitera les exceptions qui ont été générées dans le bloc try et dont l'objet est de la classe indiquée par son paramètre. Il n'est pas nécessaire de donner un nom à l'objet (temp) dans l'expression catch. Cependant, cela permet de le récupérer, ce qui peut être nécessaire si l'on doit récupérer des informations sur la nature de l'erreur.

Enfin, il est possible de définir un gestionnaire d'exception universel, qui récupérera toutes les exceptions possibles, quels que soient leurs types. Ce gestionnaire d'exception doit prendre comme paramètre trois points de suspension entre parenthèses dans sa clause catch. Bien entendu, dans ce cas, il est impossible de spécifier une variable qui contient l'exception, puisque son type est indéfini.

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class erreur   // Première exception possible, associée
               // à l'objet erreur.
{
public:
    int cause;  // Entier spécifiant la cause de l'exception.
    // Le constructeur. Il appelle le constructeur de cause.
    erreur(int c) : cause(c) {}
    // Le constructeur de copie. Il est utilisé par le mécanisme
    // des exceptions :
    erreur(const erreur &source) : cause(source.cause) {}
};
 
class other {};   // Objet correspondant à toutes
                  // les autres exceptions.
 
int main(void)
{
    int i;            // Type de l'exception à générer.
    cout << "Tapez 0 pour générer une exception Erreur, "
        "1 pour une Entière :";
    cin >> i;         // On va générer une des trois exceptions
                      // possibles.
    cout << endl;
    try               // Bloc où les exceptions sont prises en charge.
    {
        switch (i)    // Selon le type d'exception désirée,
        {
        case 0:
            {
                erreur a(0);
                throw (a);   // on lance l'objet correspondant
                             // (ici, de classe erreur).
                             // Cela interrompt le code. break est
                             // donc inutile ici.
            }
        case 1:
            {
                int a=1;
                throw (a);   // Exception de type entier.
            }
        default:             // Si l'utilisateur n'a pas tapé 0 ou 1,
            {
                other c;     // on crée l'objet c (type d'exception
                throw (c);   // other) et on le lance.
            }
        }
    }                 // fin du bloc try. Les blocs catch suivent :
    catch (erreur &tmp) // Traitement de l'exception erreur ...
    {                 // (avec récupération de la cause).
        cout << "Erreur erreur ! (cause " << tmp.cause << ")" << endl;
    }
    catch (int tmp)   // Traitement de l'exception int...
    {
        cout << "Erreur int ! (cause " << tmp << ")" << endl;
    }
    catch (...)       // Traitement de toutes les autres
    {                 // exceptions (...).
                      // On ne peut pas récupérer l'objet ici.
        cout << "Exception inattendue !" << endl;
    }
    return 0;
}

Selon ce qu'entre l'utilisateur, une exception du type erreur, int ou other est générée.

Les fonctions intéressées par les exceptions doivent les capter avec le mot clé catch comme on l'a vu ci-dessus. Elles peuvent alors effectuer tous les traitements d'erreurs que le C++ ne fera pas automatiquement. Ces traitements comprennent généralement le rétablissement de l'état des données manipulées par la fonction (dont, pour les fonctions membres d'une classe, les données membres de l'objet courant), ainsi que la libération des ressources non encapsulées dans des objets de classe de stockage automatique (par exemple, les fichiers ouverts, les connexions réseau, etc.).

Une fois ce travail effectué, elles peuvent, si elles le désirent, relancer l'exception, afin de permettre un traitement complémentaire par leur fonction appelante. Le parcours de l'exception s'arrêtera donc dès que l'erreur aura été complètement traitée. Bien entendu, il est également possible de lancer une autre exception que celle que l'on a reçue, comme ce peut être par exemple le cas si le traitement de l'erreur provoque lui-même une erreur.

Pour relancer l'exception en cours de traitement dans un gestionnaire d'exception, il faut utiliser le mot clé throw. La syntaxe est la suivante :

throw ;

L'exception est alors relancée, avec comme valeur l'objet que le compilateur a construit en interne pour propager l'exception. Les gestionnaires d'exception peuvent donc modifier les paramètres des exceptions, s'ils les attrapent avec une référence.

Si, lorsqu'une exception se produit dans un bloc try, il est impossible de trouver le bloc catch correspondant à la classe de cette exception, il se produit une erreur d'exécution. La fonction prédéfinie std::terminate est alors appelée. Elle se contente d'appeler une fonction de traitement de l'erreur, qui elle-même appelle la fonction abort de la bibliothèque C. Cette fonction termine en catastrophe l'exécution du programme fautif en générant une faute (les ressources allouées par le programme ne sont donc pas libérées, et des données peuvent être perdues). Ce n'est généralement pas le comportement désiré, aussi est-il possible de le modifier en changeant la fonction appelée par std::terminate.

Pour cela, il faut utiliser la fonction std::set_terminate, qui attend en paramètre un pointeur sur la fonction de traitement d'erreur, qui ne prend aucun paramètre et renvoie void. La valeur renvoyée par std::set_terminate est le pointeur sur la fonction de traitement d'erreur précédente. std::terminate et std::set_terminate sont déclaréee dans le fichier d'en-tête exception.

#include <iostream>
#include <exception>
 
using namespace std;
 
void mon_gestionnaire(void)
{
    cout << "Exception non gérée reçue !" << endl;
    cout << "Je termine le programme proprement..."
         << endl;
    exit(-1);
}
 
int lance_exception(void)
{
    throw 2;
}
 
int main(void)
{
    set_terminate(&mon_gestionnaire);
    try
    {
        lance_exception();
    }
    catch (double d)
    {
        cout << "Exception de type double reçue : " <<
           d << endl;
    }
    return 0;
}

Il est possible de spécifier les exceptions qui peuvent être lancées par une fonction. Pour cela, il faut faire suivre son en-tête du mot clé throw avec, entre parenthèses et séparées par des virgules, les classes des exceptions qu'elle est autorisée à lancer. Par exemple, la fonction suivante :

int fonction_sensible(void)
throw (int, double, erreur)
{
    ...
}

n'a le droit de lancer que des exceptions du type int, double ou erreur. Si une exception d'un autre type est lancée, par exemple une exception du type char *, il se produit encore une fois une erreur à l'exécution.

En fait, la fonction std::unexpected est appelée. Cette fonction se comporte de manière similaire à std::terminate, puisqu'elle appelle par défaut une fonction de traitement de l'erreur qui elle-même appelle la fonction std::terminate (et donc abort en fin de compte). Cela conduit à la terminaison du programme. On peut encore une fois changer ce comportement par défaut en remplaçant la fonction appelée par std::unexpected par une autre fonction à l'aide de std::set_unexpected, qui est déclarée dans le fichier d'en-tête exception. Cette dernière attend en paramètre un pointeur sur la fonction de traitement d'erreur, qui ne doit prendre aucun paramètre et qui ne doit rien renvoyer. std::set_unexpected renvoie le pointeur sur la fonction de traitement d'erreur précédemment appelée par std::unexpected.

Il est possible de relancer une autre exception à l'intérieur de la fonction de traitement d'erreur. Si cette exception satisfait la liste des exceptions autorisées, le programme reprend son cours normalement dans le gestionnaire correspondant. C'est généralement ce que l'on cherche à faire. Le gestionnaire peut également lancer une exception de type std::bad_exception, déclarée comme suit dans le fichier d'en-tête exception :

class bad_exception : public exception
{
public:
    bad_exception(void) throw();
    bad_exception(const bad_exception &) throw();
    bad_exception &operator=(const bad_exception &) throw();
    virtual ~bad_exception(void) throw();
    virtual const char *what(void) const throw();
};

Cela a pour conséquence de terminer le programme.

Enfin, le gestionnaire d'exceptions non autorisées peut directement mettre fin à l'exécution du programme en appelant std::terminate. C'est le comportement utilisé par la fonction std::unexpected définie par défaut.

#include <iostream>
#include <exception>
 
using namespace std;
 
void mon_gestionnaire(void)
{
    cout << "Une exception illégale a été lancée." << endl;
    cout << "Je relance une exception de type int." << endl;
    throw 2;
}
 
int f(void) throw (int)
{
    throw "5.35";
}
 
int main(void)
{
    set_unexpected(&mon_gestionnaire);
    try
    {
        f();
    }
    catch (int i)
    {
        cout << "Exception de type int reçue : " <<
           i << endl;
    }
    return 0;
}

On prendra garde au fait que les exceptions ne sont pas générées par le mécanisme de gestion des erreurs du C++ (ni du C). Cela signifie que pour avoir une exception, il faut la lancer, le compilateur ne fera pas les tests pour vous (tests de débordements numériques dans les calculs par exemple). Cela supposerait de prédéfinir un ensemble de classes pour les erreurs génériques. Les tests de validité d'une opération doivent donc être faits malgré tout et, le cas échéant, il faut lancer une exception pour reporter le traitement en cas d'échec. De même, les exceptions générées par la machine hôte du programme ne sont en général pas récupérées par les implémentations et, si elles le sont, les programmes qui les utilisent ne sont pas portables.

Le mécanisme des exceptions du C++ se base sur le typage des objets, puisque le lancement d'une exception nécessite la construction d'un objet qui la caractérise, et le bloc catch destination de cette exception sera sélectionné en fonction du type de cet objet. Bien entendu, les objets utilisés pour lancer les exceptions peuvent contenir des informations concernant la nature des erreurs qui se produisent, mais il est également possible de classifier ces erreurs par catégories en se basant sur leurs types.

En effet, les objets exceptions peuvent être des instances de classes disposant de relations d'héritage. Comme les objets des classes dérivées peuvent être considérés comme des instances de leurs classes de base, les gestionnaires d'exception peuvent récupérer les exceptions de ces classes dérivées en récupérant un objet du type d'une de leurs classes de base. Ainsi, il est possible de classifier les différents cas d'erreurs en définissant une hiérarchie de classe d'exceptions, et d'écrire des traitements génériques en n'utilisant que les objets d'un certain niveau dans cette hiérarchie.

Le mécanisme des exceptions se montre donc plus puissant que toutes les autres méthodes de traitement d'erreurs à ce niveau, puisque la sélection du gestionnaire d'erreur est automatiquement réalisée par le langage. Cela peut être très pratique pour peu que l'on ait défini correctement sa hiérarchie de classes d'exceptions.

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
// Classe de base de toutes les exceptions :
class ExRuntimeError
{
};
 
// Classe de base des exceptions pouvant se produire
// lors de manipulations de fichiers :
class ExFileError : public ExRuntimeError
{
};
 
// Classes des erreurs de manipulation des fichiers :
class ExInvalidName : public ExFileError
{
};
 
class ExEndOfFile : public ExFileError
{
};
 
class ExNoSpace : public ExFileError
{
};
 
class ExMediumFull : public ExNoSpace
{
};
 
class ExFileSizeMaxLimit : public ExNoSpace
{
};
 
// Fonction faisant un travail quelconque sur un fichier :
void WriteData(const char *szFileName)
{
    // Exemple d'erreur :
    if (szFileName == NULL) throw ExInvalidName();
    else
    {
        // Traitement de la fonction
        // etc.
 
        // Lancement d'une exception :
        throw ExMediumFull();
    }
}
 
void Save(const char *szFileName)
{
    try
    {
        WriteData(szFileName);
    }
    // Traitement d'un erreur spécifique :
    catch (ExInvalidName &)
    {
        cout << "Impossible de faire la sauvegarde" << endl;
    }
    // Traitement de toutes les autres erreurs en groupe :
    catch (ExFileError &)
    {
        cout << "Erreur d'entrée / sortie" << endl;
    }
}
 
int main(void)
{
    Save(NULL);
    Save("data.dat");
    return 0;
}

La bibliothèque standard C++ définit elle-même un certain nombre d'exceptions standards, qui sont utilisées pour signaler les erreurs qui se produisent à l'exécution des programmes. Quelques-unes de ces exceptions ont déjà été présentées avec les fonctionnalités qui sont susceptibles de les lancer. Vous trouverez une liste complète des exceptions de la bibliothèque standard du C++ dans la Section 13.2.

Il est parfaitement légal de lancer une exception dans un constructeur. En fait, c'est même la seule solution pour signaler une erreur lors de la construction d'un objet, puisque les constructeurs n'ont pas de valeur de retour.

Lorsqu'une exception est lancée à partir d'un constructeur, la construction de l'objet échoue. Par conséquent, le compilateur n'appellera jamais le destructeur pour cet objet, puisque cela n'a pas de sens. Cependant, ce comportement soulève le problème des objets partiellement initialisés, pour lesquels il est nécessaire de faire un peu de nettoyage à la suite du lancement de l'exception. Le C++ dispose donc d'une syntaxe particulière pour les constructeurs des objets susceptibles de lancer des exceptions. Cette syntaxe permet simplement d'utiliser un bloc try pour le corps de fonction des constructeurs. Les blocs catch suivent alors la définition du constructeur, et effectuent la libération des ressources que le constructeur aurait pu allouer avant que l'exception ne se produise.

Le comportement du bloc catch des constructeurs avec bloc try est différent de celui des blocs catch classiques. En effet, les exceptions ne sont normalement pas relancées une fois qu'elles ont été traitées. Comme on l'a vu ci-dessus, il faut utiliser explicitement le mot clé throw pour relancer une exception à l'issue de son traitement. Dans le cas des constructeurs avec un bloc try cependant, l'exception est systématiquement relancée. Le bloc catch du constructeur ne doit donc prendre en charge que la destruction des données membres partiellement construites, et il faut toujours capter l'exception au niveau du programme qui a cherché à créer l'objet.

De même, lorsque la construction de l'objet se fait dans le cadre d'une allocation dynamique de mémoire, le compilateur appelle automatiquement l'opérateur delete afin de restituer la mémoire allouée pour cet objet. Il est donc inutile de restituer la mémoire de l'objet alloué dans le traitement de l'exception qui suit la création dynamique de l'objet, et il ne faut pas y appeler l'opérateur delete manuellement.

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
 
using namespace std;
 
class A
{
    char *pBuffer;
    int  *pData;
 
public:
    A() throw (int);
 
    ~A()
    {
        cout << "A::~A()" << endl;
    }
 
    static void *operator new(size_t taille)
    {
        cout << "new()" << endl;
        return malloc(taille);
    }
 
    static void operator delete(void *p)
    {
        cout << "delete" << endl;
        free(p);
    }
};
 
// Constructeur susceptible de lancer une exception :
A::A() throw (int)
try
{
    pBuffer = NULL;
    pData = NULL;
    cout << "Début du constructeur" << endl;
    pBuffer = new char[256];
    cout << "Lancement de l'exception" << endl;
    throw 2;
    // Code inaccessible :
    pData = new int;
}
catch (int)
{
    cout << "Je fais le ménage..." << endl;
    delete[] pBuffer;
    delete pData;
}
 
 
int main(void)
{
    try
    {
        A *a = new A;
    }
    catch (...)
    {
        cout << "Aïe, même pas mal !" << endl;
    }
    return 0;
}

Dans cet exemple, lors de la création dynamique d'un objet A, une erreur d'initialisation se produit et une exception est lancée. Celle-ci est alors traitée dans le bloc catch qui suit la définition du constructeur de la classe A. L'opérateur delete est bien appelé automatiquement, mais le destructeur de A n'est jamais exécuté.

En général, si une classe hérite de une ou plusieurs classes de base, l'appel aux constructeurs des classes de base doit se faire entre le mot clé try et la première accolade. En effet, les constructeurs des classes de base sont susceptibles, eux aussi, de lancer des exceptions. La syntaxe est alors la suivante :

Classe::Classe
   try : Base(paramètres) [, Base(paramètres) [...]]
{
}
catch ...