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C++异常安全设计原则：如何写出不崩溃的系统级代码【Core Guidelines推荐】

发布日期： 2026-01-19 阅读量： 作者： 冰火之心

不崩溃的系统级C++代码关键在于异常发生时资源不泄漏、对象可析构、状态可回退；必须遵循RAII、析构函数声明noexcept、赋值采用copy-and-swap，且每种资源需专属noexcept管理类。

写出不崩溃的系统级 C++ 代码，关键不是“避免抛异常”，而是让每次异常发生时——资源不泄漏、对象可析构、状态可回退。Core Guidelines 明确要求：所有资源管理必须基于 RAII，所有析构函数必须 noexcept，所有强保证操作优先用 copy-and-swap。

为什么析构函数必须加 `noexcept`？

栈展开（stack unwinding）期间若析构函数意外抛出异常，C++ 标准强制调用 std::terminate() —— 程序直接终止，毫无回旋余地。这不是理论风险，而是真实 crash 的常见源头。

所有自定义析构函数应显式声明为 ~MyClass() noexcept，哪怕它只调用 fclose() 或 delete
切勿在析构函数中调用可能抛异常的函数（如 std::ofstream::close() 可能抛 std::ios_base::failure；改用 std::ofstream::close() + 检查 failbit）
标准库容器、智能指针、std::lock_guard 的析构函数均已标记 no except，可放心依赖

`operator=` 怎么写才真正强异常安全？

裸写赋值运算符极易破坏强保证：比如先 delete[] data 再 new，中间抛异常就导致悬空指针或内存泄漏。Core Guidelines 推荐唯一可靠模式：copy-and-swap。

class Buffer {
    std::unique_ptr data_;
    size_t size_;

public:
    Buffer& operator=(Buffer other) noexcept {  // 注意：参数传值，自动拷贝
        swap(*this, other);  // swap 是 noexcept 的
        return *this;
    }

    friend void swap(Buffer& a, Buffer& b) noexcept {
        using std::swap;
        swap(a.data_, b.data_);
        swap(a.size_, b.size_);
    }
};

参数用值传递（Buffer other），触发拷贝构造——失败则原对象完全不受影响
swap 必须是 noexcept，且只交换指针/整数等基础成员，不涉及内存分配
无需手动释放旧资源，旧资源随临时对象 other 在函数退出时自动析构

RAII 不是“用智能指针”就完事，而是“每种资源都得有专属类”

很多团队误以为用了 std::unique_ptr 就算 RAII 完成，结果遇到文件句柄、POSIX 信号量、GPU buffer、自定义锁等非内存资源时仍泄漏。Core Guidelines 强调：RAII 是接口契约，不是语法糖。

对每个低层资源（如 int fd、pthread_mutex_t*），必须封装为独立类，构造获取、析构释放
禁用拷贝（= delete），移动构造/赋值必须 noexcept
不要把多种资源塞进一个类里——例如同时管理文件和网络 socket 的类，违反“单一职责”，增加异常路径复杂度
示例：文件句柄类应像 std::fstream 那样，在析构时静默关闭，不抛异常

最常被忽略的一点：异常安全不是靠“catch 住所有异常”来实现的，而是靠资源绑定到作用域、状态变更延后到无异常操作、以及严格限制 noexcept 边界。一旦在析构或 swap 中出现未声明的异常，系统级稳定性就已实质崩塌——而这种问题往往在压力测试或日志关闭时才暴露。

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