Что вы знаете о гарантиях безопасности исключений?

Гарантии безопасности исключений определяют поведение функции в случае возникновения исключения. Выделяют четыре уровня гарантий:

1. Базовая гарантия (Basic guarantee): Если функция выбрасывает исключение, программа остается в валидном состоянии. Ресурсы не утекают (например, память освобождается), но точное состояние объектов может быть неизвестно. Сохраняется возможность дальше работать с приложением.

   // Пример базовой гарантии
   void basic_guarantee_function(std::vector<int>& vec, int value) {
       // Могут возникнуть исключения при вставке
       vec.push_back(value); 
       // Если исключение произошло, vec может быть в непредсказуемом состоянии (частично изменено),
       // но память, выделенная для vec, будет корректно освобождена при выходе из области видимости.
   } 
   

2. Строгая гарантия (Strong guarantee): Если функция выбрасывает исключение, состояние программы остается идентичным тому, которое было до вызова функции. Все изменения откатываются.

   // Пример строгой гарантии
   // Используем Copy-and-Swap идиому для обеспечения строгой гарантии
   class Resource {
       int* data;
       size_t size;
   public:
       Resource(size_t s) : size(s), data(new int[s]) {}
       ~Resource() { delete[] data; }
       Resource(const Resource& other) : size(other.size), data(new int[other.size]) {
           std::copy(other.data, other.data + size, data); // Может выбросить исключение
       }
       Resource& operator=(Resource other) // Передача по значению вызывает копирование
       {
           swap(*this, other); // Не выбрасывает исключений
           return *this;
       }
       friend void swap(Resource& first, Resource& second) noexcept {
           using std::swap;
           swap(first.data, second.data);
           swap(first.size, second.size);
       }
       // ... другие члены
   };
   
   void strong_guarantee_function(Resource& res, size_t new_size) {
       Resource temp(new_size); // Если здесь исключение, res не изменится
       res = temp;               // Используем перегруженный оператор =, который обеспечивает строгую гарантию
   }
   

3. Гарантия отсутствия исключений (No-throw guarantee): Функция гарантированно не выбрасывает исключений. Такие функции помечаются спецификатором noexcept.

   // Пример отсутствия исключений
   void no_throw_function() noexcept {
       // Нет операций, которые могут выбросить исключение
       int a = 5;
       int b = 10;
       int c = a + b;
   }
   

4. Гарантия сбоя (Failure guarantee): В контексте безопасности исключений иногда упоминается этот уровень, означающий, что функция может оставить программу в неопределенном состоянии, возможна утечка ресурсов или сбои. Это фактически отсутствие гарантий. Следует избегать такого поведения.

Важность гарантий безопасности исключений заключается в создании надежного и предсказуемого кода, который корректно обрабатывает ошибки и управляет ресурсами даже при возникновении исключений. Выбор уровня гарантии зависит от критичности операции, стоимости отката и вероятности возникновения исключения.

Таблица сравнения гарантий: