Что такое строгая гарантия исключений в C++ и как она применяется?

Строгая гарантия исключений (strong exception guarantee) означает, что в случае выброса исключения состояние программы остается неизменным (rollback) по отношению к началу операции, либо операция успешно завершается. Иначе говоря, если операция не смогла завершиться успешно, то она гарантирует откат всех произведенных изменений.

Для обеспечения строгой гарантии часто используют идиому "копирование и обмен" (copy-and-swap):

1. Копируем данные
2. Выполняем операцию над копией
3. Атомарно обмениваем (swap) текущие данные с измененной копией

Пример:

#include <vector>
#include <algorithm>

class MyVector {
public:
    // ... другие члены класса

    // Оператор присваивания с использованием strong exception guarantee
    MyVector& operator=(const MyVector& other) {
        // 1. Копируем данные
        MyVector temp(other); // Может бросить исключение (например, bad_alloc)
                              // Если брошено, текущий объект останется неизменным

        // 2. Выполняем обмен
        // std::swap гарантирует noexcept, если swap для членов также noexcept
        std::swap(data_, temp.data_); 

        return *this;
    }

private:
    std::vector<int> data_;
};

В этом примере, если при создании temp произойдет исключение, исходный объект *this останется нетронутым (сохраняется строгая гарантия). Обмен std::swap(data_, temp.data_) обычно является noexcept, поскольку он просто меняет указатели или другие внутренние ресурсы векторов без возможности выброса исключения.

Применение:

• Операторы присваивания: Основное место применения идиомы копирования и обмена для обеспечения строгой гарантии.
• Функции, изменяющие состояние: Любые функции, которые могут выбросить исключение в процессе модификации объекта.
• Управление ресурсами: Принцип RAII (Resource Acquisition Is Initialization) в сочетании со строгой гарантией позволяет безопасно управлять ресурсами, даже при исключениях.

Строгая гарантия наиболее сложна в реализации, но обеспечивает наибольшую устойчивость программы к исключениям.