面试题：C++ 复杂继承体系下析构函数异常处理策略

Question

在一个多层继承且包含虚析构函数的复杂 C++ 类体系中，若底层派生类析构函数可能抛出异常，讨论从基类到派生类整个体系下的异常处理策略，包括如何保证资源正确释放，以及对多态析构的影响。

Answer 1

1. 异常处理策略
   • 基类析构函数：
     • 基类析构函数通常不应抛出异常。因为当一个对象在析构过程中抛出异常，而此时析构函数已经在处理另一个异常（例如派生类析构函数抛出异常），就会导致程序调用 std::terminate 。基类析构函数应捕获并处理派生类析构函数传递上来的异常，或者将异常转化为日志记录等操作，避免异常向上传播。
   • 派生类析构函数：
     • 派生类析构函数如果可能抛出异常，应尽量在内部处理。例如，可以使用 try - catch 块捕获异常，在 catch 块中进行资源清理（如关闭文件、释放内存等），然后可以选择记录异常信息（例如使用日志库），避免异常直接抛出。如果确实无法处理，也应尽量转化为更易于处理的异常类型再抛出。
2. 保证资源正确释放
   • RAII（Resource Acquisition Is Initialization）原则：
     • 在 C++ 中，使用 RAII 技术是保证资源正确释放的关键。每个资源在对象构造时获取，在对象析构时释放。例如，对于动态分配的内存，可以使用 std::unique_ptr 或 std::shared_ptr 来管理，这样在对象析构时，智能指针会自动释放其所管理的内存。对于文件资源，可以使用 std::ifstream 或 std::ofstream ，它们在析构时会自动关闭文件。
     • 在多层继承体系中，每个派生类对象构造时，会先调用基类构造函数，基类构造函数获取其需要的资源，然后派生类构造函数获取其自身资源。析构时顺序相反，派生类析构函数先释放自身资源，然后基类析构函数释放基类资源。只要每个类都遵循 RAII 原则，资源就能正确释放。
   • 异常安全的资源释放：
     • 当派生类析构函数抛出异常时，仍然要保证已经获取的资源被正确释放。例如，如果在派生类中打开了一个文件并在析构函数中关闭，如果析构函数在关闭文件时抛出异常，应确保文件在异常发生前已经被正确关闭，或者在异常处理代码中进行正确的关闭操作。
3. 对多态析构的影响
   • 虚析构函数：
     • 基类的析构函数设置为虚函数，是为了确保在通过基类指针或引用删除派生类对象时，能够正确调用派生类的析构函数。在多层继承且包含虚析构函数的体系中，当通过基类指针删除派生类对象时，会首先调用派生类的析构函数，然后依次调用其直接基类的析构函数，直到调用到最顶层的基类析构函数。
   • 异常对多态析构的影响：
     • 如果派生类析构函数抛出异常，会影响多态析构的正常流程。由于异常可能导致程序调用 std::terminate ，因此要尽量避免在析构函数中抛出异常。如果无法避免，应确保在异常处理过程中，仍然能够正确执行基类和其他派生类的析构函数，以保证整个对象层次结构的资源正确释放。例如，可以在派生类析构函数的 try - catch 块中，在捕获异常后手动调用基类的析构函数（使用 BaseClass::~BaseClass() 语法），确保基类资源也能正确释放。