C++11 引入了采用 `const char*` 的异常构造函数。但为什么？

Question

Standard library defect #254 涵盖了新异常构造函数的添加：

std::logic_error::logic_error(const char* what_arg);
std::runtime_error::runtime_error(const char* what_arg);
// etc.

给出的基本原理是，存储 std::strings 会打开一些与潜在的内存分配问题相关的蠕虫。

但是，following initiation of a discussion by orlp in the Lounge，令我震惊的是，除非标准要求 what_arg 只是一个字符串文字（或指向其他静态存储持续时间缓冲区的指针），否则它必须执行复制无论如何，为了保持成员函数what()的明确定义。

那是因为：

void bar() {
   char buf[] = "lol";
   throw std::runtime_error(buf);
}

void foo() {
   try {
      bar();
   }
   catch (std::exception& e) {
      std::cout << e.what() << '\n';   // e.what() points to destroyed data!
   }
}

但我看不到任何这样的授权。事实上，异常对象是否深拷贝what_arg 似乎完全没有说明。

如果他们这样做，那么首先添加重载（消除额外分配）的大部分理由似乎完全是空洞的。

这可能是一个标准缺陷，还是我在这里遗漏了什么？
这只是“程序员：不要在任何地方传递悬空指针”的一个例子吗？

Answer 1

这允许（或至少显然是为了促进——见下文）实现在它可以检测到（通过本身不是标准化的方式）传递的是字符串文字或其他东西的情况下消除副本else 具有静态存储持续时间。

例如，假设编译器将所有字符串文字汇集到由__string_literals_begin 和__string_literals_end 分隔的范围内。然后在 std::exception 的构造函数内部的某个地方，它可能具有以下一般顺序的代码：

namespace std {
    exception::exception(char const *s) { 
        if (in_range(s, __string_literals_begin, __string_literals_end)) {
            stored_what = s;
            destroy_stored_what = false;
        }
        else {
            stored_what = dupe(s);
            destroy_stored_what = true;
        }
        // ...
    }

    exception::~exception() {
        if (destroy_stored_what)
            delete_string(stored_what);
}

链接的 DR 中的最终评论指出：

[ Oxford：提议的解决方案只是解决了使用 const char* 和字符串文字构造异常对象的问题，而无需显式包含或构造 std::string。 ]

因此，根据当时的 cmets，委员会意识到这些过载并不能满足所有需求，但确实解决了（至少被认为是）需求。

（几乎）可以肯定的是，即使没有标准强制要求，实现可以提供这些重载——尽管如此，委员会似乎已经相信添加它们是有用的，主要是（如果不是唯一的）对于上面概述的情况——当一个字符串文字被传递给ctor时只做一个浅拷贝。

Answer 2

我不确定这是否是原因，但有一件事是 runtime_error 保证它的复制构造函数不会抛出，这表明某种引用计数机制。

附加的构造函数意味着它只需要复制一份，从 char* 到底层机制，而不是两次。一次进入字符串再进入引用机制

Answer 3

缺陷的解决方案解决了不同的问题。缺陷底部有这样的注释：

[ Oxford：提议的解决方案只是解决了使用 const char* 和字符串文字构造异常对象的问题，而无需显式包含或构造 std::string。 ]

Answer 4

libc++ 如何处理这个问题？

他们目前使用引用计数的字符串来存储消息：

class _LIBCPP_EXCEPTION_ABI logic_error
    : public exception
{
private:
    _VSTD::__libcpp_refstring __imp_;

其中__imp_初始化如下：

logic_error::logic_error(const string& msg) : __imp_(msg.c_str()) {}

logic_error::logic_error(const char* msg) : __imp_(msg) {}

这个字符串__libcpp_refstring在存储一个新的char const*时确实分配了一个新的缓冲区：

explicit __libcpp_refstring(const char* msg) {
        std::size_t len = strlen(msg);
        _Rep_base* rep =
             static_cast<_Rep_base *>(::operator new(sizeof(*rep) + len + 1));

当然，__libcpp_refstring 的复制构造函数不会分配新的缓冲区。

（是的，这不能回答问题，但它应该对我认为的问题有所了解。例如，如果logic_error 中只有一个std::string const& ctor，则必须有一个额外的分配用于参考计数器。）