c++ std::ios_base::failure 异常

Question

标准（N3337）说（27.5.3.1.1 Class ios_base::failure）：

类失败定义了所有对象类型的基类 由 iostreams 库中的函数作为异常抛出，以报告 在流缓冲区操作期间检测到错误。

我有一个简单的测试程序，它在使用 std::ostringstream 时模拟受限资源环境：

#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>

#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#include <iostream>
#include <sstream>

int main(int argc, const char* argv[])
{
    rlimit limit;
    limit.rlim_cur = limit.rlim_max = 268435456;

    if(setrlimit(RLIMIT_AS, &limit)) {
        std::cerr << "Cannot set resource limit: " << strerror(errno) << std::endl;
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    std::ostringstream os;
    os.exceptions(std::ostringstream::badbit);

    try {
        auto iterations = 1024 * 1024 * 1024;

        while(iterations && --iterations) os << 'F';

    } catch(const std::ios_base::failure& ex) {
        std::cerr << "Caught: std::ios_base::failure" << std::endl;
    } catch(const std::bad_alloc& ex) {
        std::cerr << "Caught: std::bad_alloc" << std::endl;
    } catch(...) {
        std::cerr << "Caught: ellipsis" << std::endl;
    }

    return 0;
}

在我的环境（Linux，gcc 5.3.0）中，我在stderr 上获得了Caught: std::bad_alloc。 One of online compilers 显示相同的输出。

问题是：为什么异常类型是std::bad_alloc 而不是std::ios_base::failure？

Answer 1

os << 'F'; 是 operator<<(ostream&, char)，这是一个格式化输出函数，并且引用 27.7.3.6.1[ostream.formatted.reqmts]，

该函数努力生成请求的输出。如果生成失败，则格式化输出函数会执行setstate(ios_base::failbit)，这可能会引发异常。如果在输出期间抛出异常，则打开ios::badbit 而不会导致抛出ios::failure。处于*this 的错误状态。如果(exceptions()&badbit) != 0 则重新抛出异常

作为输出的一部分，此函数调用stringbuf::overflow（在27.8.2.4[stringbuf.virtuals]p8 中指定）来执行重新分配。这里libstdc++和libc++的区别在于对其分配失败后果的解释：

在 libstdc++ 中，它从 stringbuf::overflow 中抛出 std::bad_alloc，这会将堆栈一直展开到 operator<<（技术上为 __ostream_insert），设置 badbit 并重新抛出，未修改，如上所述。

在 libc++ 中，std::bad_alloc 被捕获在 stringbuf::overflow 中，它使 overflow 返回 traits::eof，这反过来又使调用者（在本例中为 steambuf::xsputn）返回零，在反过来，使调用者__pad_and_output 完全清除流的rdbuf，进而使其调用者__put_character_sequence 同时设置badbit 和failbit。设置那个 badbit 会抛出你捕获的 ios::failure。

也许 stringbuf::overflow 中的 libc++ 在技术上是正确的：标准说

''返回：'' traits::eof() 表示失败。

除了分配失败之外，很难想象它失败的方式，但我认为 libstdc++ 的解释更接近意图。 （在 libstdc++ 中，stringbuf::overflow 仍然可以返回eof，如果缓冲区容量达到string::max_size 而没有先命中bad_alloc）

Answer 2

您正在创建的错误情况不是由流缓冲区操作本身引起的错误。在某些时候，你只是用完了内存，流的分配器会抛出一个bad_alloc。这是您看到的异常。

bad_alloc 是否应该作为 ios_base::failure 重新抛出是有争议的，因为最终流操作确实失败了。不过，在这种情况下看到bad_alloc 的情况我并不感到惊讶。