C++11：为何引入noexcept替代throw

引言

noexcept是C++11新引入的异常关键字。noexcept既是说明符，也是运算符。作为说明符，它的作用是指定函数是否抛出异常；作为运算符，它的作用是编译时检查，如果表达式不会抛出任何异常则返回 true，否则返回false。

noexcept说明符

noexcept说明符的语法格式：

noexcept  // noexcept 等价于noexcept(true)
noexcept(expression) // expression可转换为bool的常量表达式，expression为true表示函数不会抛出异常
throw() // C++11 deprecated，C++20 removed throw()等价于noexcept(true)
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noexcept(false)表示允许抛出异常；noexcept(true) 表示不允许抛出异常，noexcept与noexcept(true)等价；标记了noexcept(true) 或noexcept的函数如果抛出异常了，那么std::terminate()将会调用并结束进程。

C++11规定，满足下述条件的函数允许抛出异常：

• 使用throw声明异常，除throw()外其他形式均允许抛出异常，例如，int func() throw(int)允许抛出异常，而int func() throw()不允许抛出异常。
• noexcept(expression)中expression求值为false的函数。例如：void f() noexcept(false)允许抛出异常。
• 函数声明中没有noexcept说明符的函数，例如：void g() 允许抛出异常。

同时C++11也规定，满足下述条件的函数不允许抛出异常：

• 析构函数（如果基类或成员允许抛出异常，析构函数会转为允许抛出异常）
• 隐式声明（或=default）的默认构造函数，拷贝构造函数，移动构造函数（如果基类同名函数或成员允许抛出异常，此函数会转换为抛出异常）
• 隐式声明（或=default）的拷贝赋值运算符，移动赋值运算符
• operator delete, operator delete[]

除此之外，需要特别注意的是noexcept(expression) 中的expression必须编译期间可求值，编译器最终会将expression 的结果转换为 true 或false再传递给 noexcept()，因而可以认为noexcept(expression) 是被转换为 noexcept(true) 或 noexcept(false) 作用于函数声明。

C++17之前的标准中，noexcept说明符和throw是函数签名的一部分，但是C++17之后的标准规定中，noexcept说明符不是函数签名的一部分。

noexcept运算符

noexcept 运算符会在编译时检查，如果表达式不会抛出任何异常则返回 true。它亦可用于函数模板的 noexcept 说明符中；noexcept运算符的语法格式：

noexcept(expression)
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noexcept(expression)返回bool型纯右值。noexcept 运算符会在编译时检查，编译期不会对expression表达式进行求值。如果expression的潜在异常集合为空，noexcept(expression)会求值为true，否则noexcept(expression)求值为false。

#include 
#include 
#include 
 
void mayThrow();
void noThrow() noexcept;
auto layThrow = []{};
auto lnoThrow = []() noexcept {};
 
class T
{
public:
    ~T(){} 
};
 
class U
{
public:
    ~U(){}
    std::vector<int> v;
};
 
class V
{
public:
    std::vector<int> v;
};
 
int main()
{
    T t;
    U u;
    V v;
 
    std::cout << std::boolalpha
        << "mayThrow() 可能会抛出异常吗？" << !noexcept(mayThrow()) << '\n'
        << "noThrow() 可能会抛出异常吗？" << !noexcept(noThrow()) << '\n'
        << "lmayThrow() 可能会抛出异常吗？" << !noexcept(lmayThrow()) << '\n'
        << "lnoThrow() 可能会抛出异常吗？" << !noexcept(lnoThrow()) << '\n'
        << "~T() 可能会抛出异常吗？" << !noexcept(std::declval<T>().~T()) << '\n'
        << "T(T 右值) 可能会抛出异常吗？" << !noexcept(T(std::declval<T>())) << '\n'
        << "T(T 左值) 可能会抛出异常吗？" << !noexcept(T(t)) << '\n'
        << "U(U 右值) 可能会抛出异常吗？" << !noexcept(U(std::declval<U>())) << '\n'
        << "U(U 左值) 可能会抛出异常吗？" << !noexcept(U(u)) << '\n'  
        << "V(V 右值) 可能会抛出异常吗？" << !noexcept(V(std::declval<V>())) << '\n'
        << "V(V 左值) 可能会抛出异常吗？" << !noexcept(V(v)) << '\n';  
}
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输出：

mayThrow() 可能会抛出异常吗？true
noThrow() 可能会抛出异常吗？false
lmayThrow() 可能会抛出异常吗？true
lnoThrow() 可能会抛出异常吗？false
~T() 可能会抛出异常吗？false
T(T 右值) 可能会抛出异常吗？false
T(T 左值) 可能会抛出异常吗？false
U(U 右值) 可能会抛出异常吗？true
U(U 左值) 可能会抛出异常吗？true
V(V 右值) 可能会抛出异常吗？false
V(V 左值) 可能会抛出异常吗？true
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noexcept的优势

与C++98中的throw相对比，noexcept会给我们带来许多优势。

改善程序执行效率

如果你的程序不允许抛出异常，请声明为noexcept。编译在编程链接生成可执行程序时，如果一个函数运行抛出异常，编译器会默认值在函数末尾添加异常处理相关函数代码段，这个代码函数名称一般较unwinding，所以也称unwinding stack。stackoverflow技术网站的有详细的性能评估。大家可以参考此wiki：https://stackoverflow.com/questions/26079903/noexcept-stack-unwinding-and-performance

noexcept可捕获更多异常

noexcept可处理以前throw无法捕获的异常，例如

struct<typename T>
{
	void CreateOtherClass() { T t{}; }
};
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CreateOtherClass是否抛出异常将由T的构造函数决定，我们可以通过这种方式实现。

struct<typename T>
{
	void CreateOtherClass() noexcept(is_nothrow_default_constructible<T>::value) { T t{}; }
};
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但是这个throw是无法做到的。

noexcept与throw结束异常方式不同

throw声明函数，如果抛出异常std::unexpected()将会被调用并结束进程。noexcept声明的函数，如果抛出异常std::terminate()将会调用并结束进程。

总结

做为C++11新引入的关键字，noexcept既是说明符，也是运算符。作为说明符，它的作用是指定函数是否抛出异常；作为运算符，它的作用是编译时检查，表达式不会抛出任何异常则返回 true，否则返回false。
一般情况下如果函数不会抛出异常最好添加noexcept说明符，这样可以提升函数执行效率，而且优先使用noexcept替代throw。