如何检测C++中析构函数的堆栈展开

什么是堆栈展开

堆栈展开是指在函数中抛出异常并在同一函数中未被捕获时执行所有局部对象的析构函数的过程。当发生这种情况时，在控制权转移到处理程序（如果有）或返回给调用者之前，将按其声明的相反顺序调用该函数中具有自动存储期的所有对象的析构函数。

堆栈展开通常对程序员透明，并自动发生。堆栈展开通常与异常处理相关。在C++中发生异常时，函数调用堆栈会线性搜索异常处理程序，并消除之前在具有异常处理程序函数之前的所有条目。如果在同一代码中无法处理异常，则堆栈展开将被要求（抛出异常时）。堆栈展开本质上是运行时调用所有自动对象的析构函数的过程（每当抛出异常时）。

处理堆栈展开的不同方法：

有不同的方法来处理析构函数中的堆栈展开。

• 一种方法是从抛出异常的角度来看它会发生什么。
• 另一个方法是从对象超出其范围时如何调用析构函数的角度来看它会发生什么。

从抛出异常的角度来看堆栈展开可以帮助我们理解为什么需要具有可以清理自己的析构函数。

当抛出异常时：

程序执行跳转到最近的catch块。但在此之前，销毁try块中创建的所有对象，包括任何局部对象以及通过动态内存分配创建的任何对象。如果这些对象的析构函数不能正确地清理，则可能会导致内存泄漏或其他问题。

从析构函数被调用的角度看：

这有助于理解析构函数的重要性。每当对象超出其范围时，都会调用其析构函数并释放任何正在使用的资源。如果析构函数不能正确清理，则可能会导致资源泄漏或其他问题。

如何检测堆栈展开？

在析构函数中，可以通过查找清理活动的迹象（例如释放资源（例如关闭文件或释放内存）、记录消息、设置标志）来检测堆栈展开。

• 调用 std::uncaught_exception()。
• 日志记录消息。
• 设置标志。

如果在析构函数中观察到其中任何活动，那么可能正在进行堆栈展开。

重写std::terminate()函数

为了检测堆栈展开的时机，您可以重载 std::terminate() 函数。当运行时找不到合适的异常处理程序时，运行时会调用此函数。通过重载 std::terminate() ，您可以设置断点或记录消息以帮助调试程序。

以下是您如何重载 std::terminate() 的示例：

void my_terminate()
{
    // 在此处设置断点或记录消息
    std::cerr << "检测到堆栈展开！" << std::endl;
  
    // 调用原始的 terminate 函数
    std::terminate();
}
  
int main()
{
    // 安装我们自己的 terminate 处理程序
    std::set_terminate(my_terminate);
  
    try {
        // 可能会引发异常的代码在这里...
    }
    catch (...) {
        // 异常处理程序在这里...
    }
    return 0;
}  

通过在构造函数中设置标志：

在构造函数中设置标志，并在析构函数中检查该标志。如果标志被设置，则知道析构函数是由于异常而调用的。以下是一个示例：

class MyClass {
public:
    MyClass()
        : m_isUnwinding(false)
    {
        // 构造函数
    }
  
    ~MyClass()
    {
        if (m_isUnwinding) {
            // 由于异常而堆栈展开
        }
        else {
            // 没有处理异常
        }
    };
};