C++ 中模板化异常 class 的多重继承

Question

为什么：

#include <iostream>

struct base_exc : std::runtime_error
{
  base_exc(const std::string& s): std::runtime_error(("base_exc: " + s).c_str()){}
};

struct derived_exc1 : base_exc
{
  derived_exc1(const std::string& s): base_exc(("derived_exc1: " + s).c_str()){}
};

struct derived_exc2 : base_exc
{
  derived_exc2(const std::string& s): base_exc(("derived_exc2: " + s).c_str()){}
};

template <typename T1, typename T2>
struct binary_exc: T1, T2
{
  binary_exc(const std::string& s): T1(s), T2(s){}
};

int main()
{
  try{
    throw binary_exc<derived_exc2, derived_exc1>("something occured");
  }
  catch(base_exc const& e)
  {
    std::cout << e.what() << std::endl;
  }
}

输出：

$ g++ -std=c++11 main.cpp && ./main
terminate called after throwing an instance of 'binary_exc<derived_exc2, derived_exc1>'
Aborted (core dumped)

而不是：

$ g++ -std=c++11 main.cpp && ./main
base_exc: something occured

我想要实现的目标：我想为我的代码中的某些异常设置两个 'orthogonal' class 化标准，例如一个基于代码中的位置 (library1_exc, library2_exc, ...) 和一个基于错误类别的错误 (myobject1isoutofbounds_exc, myobject2isbroken_exc, ..).

可以使用 throw binary_exc<library2_exc, myobject1isoutofbounds_exc>(msg) 之类的方式抛出这些异议，我可以使用以下任一方式捕获它们：

第一个导出classcatch(library2_exc const& e)
第二个导出classcatch(myobject1isoutofbounds_exc const& e)
基础classcatch(base_exc const& e)

我的代码在前两个之上 - 用派生的 classes 捕捉 - 工作正常，但最后一个没有。为什么？这里有反模式吗？

注意：

我读了 Exception multiple inheritance and https://www.boost.org/doc/libs/1_62_0/libs/exception/doc/using_virtual_inheritance_in_exception_types.html，但我无法弄清楚 if/how 它们与我的问题有关，尤其是与模板的使用有关。
我也完全可以不使用模板，但我仍然有兴趣了解为什么上面的代码不起作用。
对 binary_exc 使用虚拟继承会产生相同的结果。（编辑：我写票的意思是我试过了struct binary_exc: virtual T1, virtual T2）
在我看来，我的问题概括为 N>2 继承，但让我们从 2 开始。

Answer 1

您应该按照 this Boost.Exception 指南中的描述使用虚拟继承。特别是在您的情况下，您需要从 base_exc.

几乎派生

这样，您就可以避免在尝试将具体异常类型转换为 base_exc 时出现歧义。

Answer 2

您链接的 boost 文档正是您的问题所在。从 binary_exc 到 base_exc 的转换不明确，因此异常处理程序不匹配。

当不使用虚拟继承时，binary_exc<derived_exc1, derived_exc2> 类型的对象有两个 base_exc 子对象。它的布局是这样的：

+----------------------------------------+
|   +--------------+  +--------------+   |
|   | +----------+ |  | +----------+ |   |
|   | | base_exc | |  | | base_exc | |   |
|   | +----------+ |  | +----------+ |   |
|   | derived_exc1 |  | derived_exc2 |   |
|   +--------------+  +--------------+   |
| binary_exc<derived_exc1, derived_exc2> |
+----------------------------------------+

因为有两个 base_exc 子对象，binary_exc 对象不能绑定到对 base_exc 的引用。编译器如何知道将引用绑定到哪个 base_exc 对象？

事实上，它不起作用的原因与以下 doesn't compile 完全相同：

struct base {};
struct derived1 : base {};
struct derived2 : base {};
struct derived3 : derived1, derived2 {};

void foo(const base& b) {}

int main() {
    derived3 d3;
    foo(d3);
}

解决方法是使用虚拟继承：

struct base_exc : std::runtime_error
{
  base_exc(const std::string& s): std::runtime_error(("base_exc: " + s).c_str()){}
};

struct derived_exc1 : virtual base_exc // <--- NOTE: added virtual keyword
{
  derived_exc1(const std::string& s): base_exc(("derived_exc1: " + s).c_str()){}
};

struct derived_exc2 : virtual base_exc // <--- NOTE: added virtual keyword
{
  derived_exc2(const std::string& s): base_exc(("derived_exc2: " + s).c_str()){}
};

template <typename T1, typename T2>
struct binary_exc: T1, T2
{
  binary_exc(const std::string& s): base_exc(s), T1(s), T2(s){} // <-- NOTE: added call to base_exc constructor
};

Live Demo

使用虚拟继承，binary_exc 将只有一个 base_exc 子对象。它将像这样布局：

+------------------------------------------------+
| +----------+ +--------------+ +--------------+ |
| | base_exc | | derived_exc1 | | derived_exc2 | |
| +----------+ +--------------+ +--------------+ |
|     binary_exc<derived_exc1, derived_exc2>     |
+------------------------------------------------+

由于只有一个 base_exc 子对象，转换不再有歧义，因此 binary_exc 对象可以绑定到对 base_exc.[=32= 的引用]

请注意，因为 binary_exc 需要初始化 base_exc，所以至少有一个模板类型参数必须是从 base_exc 派生的 class。您可以使用一些 SFINAE 技巧来避免这种情况，但这是另一个问题。

C++ 中模板化异常 class 的多重继承

Multiple inheritance of a templated exception class in C++

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