C++ での例外とスタック アンワインド

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C++ 例外の機能では、制御は throw ステートメントから、スローされる型を処理できる最初の catch ステートメントに移動します。 catch ステートメントに到達すると、throw ステートメントおよび catch ステートメントの間のスコープ内のすべての自動変数は、スタック アンワインドと呼ばれるプロセスで破棄されます。 スタック アンワインドでは、次のように実行されます。

  1. 通常の順次実行によって制御が try ステートメントに到達します。 try ブロック内の保護されたセクションが実行されます。

  2. 保護されたセクションの実行中に例外がスローされない場合、try ブロックに続く catch 句は実行されません。 実行は、関連付けられた try ブロックに続く最後の catch 句の後のステートメントに移って続行されます。

  3. 保護されたセクションの実行中または保護されたセクションで直接または間接的に呼び出される任意のルーチンで例外がスローされると、例外オブジェクトは throw オペランドで作成されたオブジェクトから作成されます (これは、コピー コンストラクターが関係する可能性があることを意味します)。この時点で、コンパイラは、スローされた型の例外を処理できる上位の実行コンテキスト内の句、または任意の種類の例外をcatch処理できるハンドラーを検索catchします。 catch ハンドラーは、try ブロックの後で、記述した順序でチェックされます。 適切なハンドラーが見つからない場合、次の動的に囲まれている try ブロックが調べられます。 このプロセスは、最も外側を囲んでいる try ブロックがチェックされるまで続行されます。

  4. 一致するハンドラーが見つからない場合、またはアンワインド処理中に例外が発生した場合でも、ハンドラーが制御を取得する前であれば、定義済みのランタイム関数 terminate が呼び出されます。 例外がスローされた後でも、アンワインドが開始される前に例外が発生した場合は、terminate が呼び出されます。

  5. 一致している catch ハンドラーが見つかり、そのハンドラーが値でキャッチする場合、その仮パラメーターは例外オブジェクトをコピーして初期化されます。 参照によってキャッチする場合、例外オブジェクトを示すためにパラメーターが初期化されます。 正式なパラメーターが初期化されると、スタックをアンワインドするプロセスが開始されます。 これには、catch ハンドラーに関連付けられた try ブロックの開始から例外のスロー サイトまでの間に完全に構築された (まだ破棄されていない) すべての自動オブジェクトの破棄が含まれます。 破棄は、構築の逆順に発生します。 catch ハンドラーが実行され、最後のハンドラー (つまり、catch ハンドラーではない最初のステートメントまたは構造体) の後で、プログラムが実行を再開します。 catch ハンドラーに制御を入れることができるのはスローされた例外による場合だけで、goto ステートメント、または switch ステートメントの case ラベルによって入れることはできません。

スタック アンワインドの例

次の例では、例外がスローされたときにスタックをアンワインドする方法を示します。 スレッド上で実行すると、C の throw ステートメントから main の catch ステートメントにジャンプし、その途中の各関数をアンワインドします。 Dummy オブジェクトが作成され、スコープ外として破棄される順序に注意してください。 関数が catch ステートメントを含む main なしで完了しないことにも注意してください。 関数 A はその B() の呼び出しから戻りません。B はその C() の呼び出しから戻りません。 Dummy ポインターの定義と対応する DELETE ステートメントをコメントから外してプログラムを実行すると、ポインターは削除されなくなります。 これは、関数が例外の保証を提供しない場合に発生することがある問題を示しています。 詳細については、「方法: 例外の設計」を参照してください。 catch ステートメントをコメント アウトすると、未処理の例外によってプログラムが終了するときの動作が示されます。

#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

class MyException{};
class Dummy
{
    public:
    Dummy(string s) : MyName(s) { PrintMsg("Created Dummy:"); }
    Dummy(const Dummy& other) : MyName(other.MyName){ PrintMsg("Copy created Dummy:"); }
    ~Dummy(){ PrintMsg("Destroyed Dummy:"); }
    void PrintMsg(string s) { cout << s  << MyName <<  endl; }
    string MyName;
    int level;
};

void C(Dummy d, int i)
{
    cout << "Entering FunctionC" << endl;
    d.MyName = " C";
    throw MyException();

    cout << "Exiting FunctionC" << endl;
}

void B(Dummy d, int i)
{
    cout << "Entering FunctionB" << endl;
    d.MyName = "B";
    C(d, i + 1);
    cout << "Exiting FunctionB" << endl;
}

void A(Dummy d, int i)
{
    cout << "Entering FunctionA" << endl;
    d.MyName = " A" ;
  //  Dummy* pd = new Dummy("new Dummy"); //Not exception safe!!!
    B(d, i + 1);
 //   delete pd;
    cout << "Exiting FunctionA" << endl;
}

int main()
{
    cout << "Entering main" << endl;
    try
    {
        Dummy d(" M");
        A(d,1);
    }
    catch (MyException& e)
    {
        cout << "Caught an exception of type: " << typeid(e).name() << endl;
    }

    cout << "Exiting main." << endl;
    char c;
    cin >> c;
}

/* Output:
    Entering main
    Created Dummy: M
    Copy created Dummy: M
    Entering FunctionA
    Copy created Dummy: A
    Entering FunctionB
    Copy created Dummy: B
    Entering FunctionC
    Destroyed Dummy: C
    Destroyed Dummy: B
    Destroyed Dummy: A
    Destroyed Dummy: M
    Caught an exception of type: class MyException
    Exiting main.

*/