C++模板与异常安全结合使用技巧（使用技巧.异常.模板...）

模板应假设类型可能抛出异常，通过RAII、拷贝交换和noexcept声明实现强异常安全，确保资源管理和拷贝操作在异常下保持对象有效状态。

c++模板与异常安全结合使用技巧

在C++中，模板和异常安全是两个关键机制。模板提供泛型编程能力，而异常安全确保程序在异常发生时仍能保持正确状态。将两者结合使用时，必须特别注意资源管理、拷贝语义和异常传播路径。核心原则是：模板代码应假设其处理的类型可能抛出异常，并据此设计强异常安全保证。

理解异常安全等级

在模板中实现异常安全前，先明确三种常见级别：

基本保证：操作失败后对象处于有效但未定义状态，无资源泄漏
强保证：操作要么完全成功，要么回滚到调用前状态
无抛出保证：函数绝不抛出异常（如析构函数）

模板通常需支持强保证，因为用户无法预知传入类型的异常行为。

使用RAII管理资源

模板中应依赖RAII（Resource Acquisition Is Initialization）避免资源泄漏。例如：

template <typename T>
class SafeContainer {
    T* data_;
    size_t size_;
public:
    explicit SafeContainer(size_t n) 
        : data_(new T[n]()), size_(n) {} // 可能抛出 bad_alloc
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>~SafeContainer() { delete[] data_; }

SafeContainer(const SafeContainer& other)
    : data_(nullptr), size_(0)
{
    if (other.data_) {
        data_ = new T[other.size_]; // 若此处抛出，原对象不变
        std::uninitialized_copy(other.data_, other.data_ + other.size_, data_);
        size_ = other.size_;
    }
}

};

即使 new 抛出异常，原对象状态不受影响，满足强异常安全。

拷贝并交换惯用法（Copy-and-Swap）

这是实现强异常安全的经典方法，尤其适用于赋值操作：

template <typename T>
class Vector {
    T* data_;
    size_t size_, capacity_;
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>friend void swap(Vector& a, Vector& b) noexcept {
    using std::swap;
    swap(a.data_, b.data_);
    swap(a.size_, b.size_);
    swap(a.capacity_, b.capacity_);
}

public: Vector& operator=(Vector other) { // 参数按值传递，完成拷贝 swap(this, other); // 交换内容，异常安全且简洁 return this; } };

赋值中，拷贝构造可能失败，但不影响原对象；交换操作通常不抛出，整体实现强保证。

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注意移动操作的异常说明

若模板支持移动语义，应正确标记 noexcept：

template <typename T>
class Wrapper {
    T value_;
public:
    Wrapper(Wrapper&& other) noexcept(std::is_nothrow_move_constructible_v<T>)
        : value_(std::move(other.value_)) {}
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>Wrapper& operator=(Wrapper&& other) noexcept(std::is_nothrow_move_assignable_v<T>) {
    value_ = std::move(other.value_);
    return *this;
}

};

标准库容器依赖此信息决定是否使用移动而非拷贝（如 vector 扩容），错误标记可能导致性能下降或意外异常。

避免在析构函数中抛出异常

模板的析构函数应始终抑制异常：

~MyTemplate() {
    try {
        cleanup(); // 可能抛出
    } catch (...) {
        // 记录日志，但不抛出
    }
}

否则在栈展开过程中引发二次异常，直接调用 std::terminate。

基本上就这些。关键是让模板对类型异常行为保持透明，通过RAII、拷贝交换和恰当的noexcept声明构建稳健接口。

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