1. 引言：_Noreturn关键字的简介
1.1 _Noreturn关键字的定义
在C++中，_Noreturn（在C++中通常写作[[noreturn]]）是一个函数属性，它表明函数在执行完毕后不会返回到调用者。这个关键字在C11和C++11中引入，用于标记那些不会返回的函数。
例如，我们可以这样定义一个_Noreturn函数：
[[noreturn]] void suicide() { abort(); // Actually, abort is _Noreturn as well }
在这个例子中，suicide函数被标记为[[noreturn]]，这意味着一旦调用这个函数，它就不会返回到调用者。这是因为abort函数（它也是一个[[noreturn]]函数）会终止程序的执行。
在英语口语中，我们通常会说 “The function suicide is marked as [[noreturn]], which means it won’t return to its caller once it’s invoked.”（函数suicide被标记为[[noreturn]]，这意味着一旦调用它，它就不会返回到调用者。）
1.2 _Noreturn与void的区别
_Noreturn和void都是函数的返回类型，但它们的含义是不同的。void表示函数没有返回值，但是函数执行完毕后会返回到调用者。而_Noreturn则表示函数执行完毕后不会返回到调用者。
例如，我们可以定义一个void函数如下：
void doNothing() { // do nothing }
在这个例子中，doNothing函数的返回类型是void，这意味着它没有返回值。但是，一旦调用这个函数，它会执行完毕后返回到调用者。
在英语口语中，我们通常会说 “The function doNothing is a void function, which means it doesn’t return a value but it will return to its caller after it finishes execution.”（函数doNothing是一个void函数，这意味着它没有返回值，但是它会在执行完毕后返回到调用者。）
下表总结了_Noreturn和void的主要区别：
| 返回类型 | 是否有返回值 | 是否返回到调用者 |
| _Noreturn | 否 | 否 |
| void | 否 | 是 |
在接下来的章节中，我们将深入探讨_Noreturn关键字的设计意图、使用场景、底层原理和实际应用案例。
2. _Noreturn关键字的设计意图
2.1 为什么需要_Noreturn关键字
在C++中，_Noreturn（不返回）关键字的设计初衷是为了处理那些不会返回到调用者的函数。这种函数在执行完毕后，不会返回到调用它的代码位置。这与void类型的函数有所不同，void类型的函数在执行完毕后会返回到调用它的代码位置，只是它不提供返回值。
在实际编程中，我们可能会遇到一些特殊的函数，这些函数在被调用后，可能会导致程序终止，或者进入一个无限循环，或者抛出一个异常，这些情况下，函数都不会返回到调用它的地方。为了处理这种情况，C++引入了_Noreturn关键字。
例如，exit()函数就是一个典型的_Noreturn函数。一旦调用exit()函数，程序就会立即终止，不会返回到调用exit()的地方。这就是_Noreturn关键字的一个典型应用。
2.2 _Noreturn关键字的优化作用
_Noreturn关键字不仅可以帮助我们处理那些不会返回的函数，还可以帮助编译器进行一些优化。
当编译器看到一个函数被声明为_Noreturn时，它就知道这个函数不会返回到调用它的地方。这样，编译器就可以在生成代码时，省略掉一些不必要的操作，比如保存和恢复寄存器的值，或者设置返回地址等。这样可以使生成的代码更加高效。
此外，_Noreturn关键字还可以帮助编译器进行一些代码检查。例如，如果一个函数被声明为_Noreturn，但是在实际的代码中，这个函数有可能返回到调用它的地方，那么编译器就会发出警告。
下面是一个_Noreturn关键字的使用示例：
_Noreturn void suicide() { abort(); // 实际上，abort也是_Noreturn的 }
在这个例子中，suicide()函数被声明为_Noreturn，这意味着这个函数在被调用后不会返回。在函数体中，我们调用了abort()函数，abort()函数会导致程序立即终止，所以suicide()函数确实不会返回。
3. _Noreturn关键字的使用场景
3.1 在哪些情况下使用_Noreturn关键字
_Noreturn关键字在C++中的使用场景相对有限，但在某些特定的情况下，它的作用却是不可或缺的。通常，我们在设计那些不会返回到调用者的函数时使用_Noreturn关键字，例如，终止程序的函数，或者抛出异常的函数。
在C++中，我们通常会在以下几种情况下使用_Noreturn关键字：
- 终止程序：例如，exit()函数和abort()函数。这些函数一旦被调用，程序就会立即终止，不会返回到调用者。
- 抛出异常：例如，throw语句。如果一个函数只包含throw语句，那么它就不会返回到调用者。
- 无限循环：例如，while(true) {}。如果一个函数包含无限循环，那么它也不会返回到调用者。
在口语交流中，我们通常会这样描述_Noreturn关键字的使用场景：“The _Noreturn keyword is used in functions that do not return to the caller, such as functions that terminate the program, throw exceptions, or contain infinite loops." (我们在那些不会返回到调用者的函数中使用_Noreturn关键字，例如，终止程序的函数，抛出异常的函数，或者包含无限循环的函数。)
3.2 _Noreturn关键字的使用限制
尽管_Noreturn关键字在某些情况下非常有用，但我们在使用它时也需要注意一些限制：
- _Noreturn关键字只能用于函数声明，不能用于函数定义。
- _Noreturn关键字必须出现在函数声明的最开始部分，不能出现在其他地方。
- 如果一个函数被声明为_Noreturn，那么它必须确保不会返回到调用者。如果它返回到了调用者，那么结果是未定义的。
在口语交流中，我们通常会这样描述_Noreturn关键字的使用限制：“The _Noreturn keyword can only be used in function declarations, not in function definitions. It must appear at the beginning of the function declaration, and cannot appear elsewhere. If a function is declared as _Noreturn, it must ensure that it does not return to the caller. If it does, the result is undefined." (我们只能在函数声明中使用_Noreturn关键字，不能在函数定义中使用。它必须出现在函数声明的最开始部分，不能出现在其他地方。如果一个函数被声明为_Noreturn，那么它必须确保不会返回到调用者。如果它返回到
了调用者，那么结果是未定义的。)
接下来，让我们通过一个综合的代码示例来看一下_Noreturn关键字的使用。
#include <stdlib.h> _Noreturn void exit_program() { printf("Exiting the program...\n"); exit(0); // exit() is a _Noreturn function } int main() { printf("Calling exit_program()...\n"); exit_program(); printf("This line will never be printed.\n"); return 0; }
在这个示例中，我们定义了一个名为exit_program()的_Noreturn函数。这个函数打印一条消息，然后调用exit(0)来终止程序。在main()函数中，我们调用了exit_program()，然后尝试打印一条消息。但是，这条消息永远不会被打印，因为exit_program()不会返回到调用者。
这个示例清楚地展示了_Noreturn关键字的作用：它告诉编译器和读者，exit_program()函数不会返回到调用者。这对于理解和优化代码非常有帮助。
在接下来的章节中，我们将深入探讨_Noreturn关键字的底层原理，以及它在高级编程中的应用。
4. _Noreturn关键字的底层原理
4.1 编译器如何处理_Noreturn关键字
在C++中，_Noreturn（中文：不返回）是一个函数说明符，它告诉编译器函数不会返回到调用者。这是通过改变编译器的行为来实现的。当编译器看到一个函数被声明为_Noreturn时，它会假设这个函数不会返回。这意味着编译器可以在生成代码时进行一些优化，例如，它可以省略保存和恢复调用者的某些状态的代码，因为它知道这些状态在函数返回时不会被需要。
在英语中，我们可以这样描述这个过程：“The compiler optimizes the code by assuming that the function declared as _Noreturn will not return to its caller.”（编译器通过假设声明为_Noreturn的函数不会返回到其调用者来优化代码。）
4.2 _Noreturn关键字对程序执行流程的影响
_Noreturn关键字对程序的执行流程有重要影响。当一个函数被声明为_Noreturn时，调用这个函数的代码必须假设函数不会返回。这意味着在调用_Noreturn函数后的代码可能永远不会被执行。这对于理解程序的控制流程非常重要。
在英语中，我们可以这样描述这个过程：“The code after the call to a _Noreturn function may never be executed, which is crucial for understanding the control flow of the program.”（调用_Noreturn函数后的代码可能永远不会被执行，这对于理解程序的控制流程至关重要。）
以下是一个带注释的代码示例，说明了_Noreturn关键字的影响：
#include <stdlib.h> _Noreturn void exit_now() { exit(0); // This function will not return } int main() { exit_now(); // After this call, the following code will not be executed printf("This line will never be printed.\n"); return 0; }
在这个例子中，exit_now函数被声明为_Noreturn，所以调用exit_now后的代码（即printf语句）永远不会被执行。
下图进一步解释了_Noreturn关键字对程序执行流程的影响：
在这个图中，你可以看到，当一个函数被调用时，它会执行其代码，如果这个函数是_Noreturn，那么它不会返回到调用者。如果这个函数不是_Noreturn，那么它会在执行完毕后返回到调用者。
以下是一个更具体的例子，说明了_Noreturn函数在程序执行流程中的位置：
在这个图中，你可以看到，main函数调用了exit_now函数，exit_now函数执行了它的代码，但是它没有返回到main函数。因此，调用exit_now后的代码（即printf语句）没有被执行。
这就是_Noreturn关键字的底层原理。它通过改变编译器的行为和程序的执行流程，使得函数不会返回到调用者。这个特性可以用于一些特殊的情况，例如错误处理和程序退出，它可以使代码更简洁，更易于理解，同时还可以帮助编译器进行优化。
5. _Noreturn关键字的实际应用案例
在本章节中，我们将通过实际的代码示例来探讨_Noreturn关键字的应用。我们将首先介绍一个基本的使用_Noreturn关键字的函数示例，然后我们将深入到Qt6和qt quick中的应用，最后我们将探讨_Noreturn关键字在音视频处理中的应用。
5.1 使用_Noreturn关键字的函数示例
让我们从一个简单的例子开始，这个例子中的函数使用了_Noreturn关键字。这个函数被命名为terminate_program，它的作用是终止程序的运行。
#include <stdlib.h> _Noreturn void terminate_program() { printf("Terminating the program...\n"); exit(0); }
在这个例子中，terminate_program函数使用了_Noreturn关键字，这意味着一旦这个函数被调用，它就不会返回到主调函数。exit(0)是一个标准库函数，它会终止程序的运行。因此，terminate_program函数的执行会导致程序的终止。
5.2 _Noreturn关键字在Qt6和qt quick中的应用
在Qt6和qt quick中，_Noreturn关键字也有一些特定的应用。例如，我们可以在一个Qt应用程序中使用_Noreturn关键字来处理致命错误。
#include <QCoreApplication> #include <QMessageBox> _Noreturn void handle_fatal_error(const QString &message) { QMessageBox::critical(nullptr, "Fatal Error", message); QCoreApplication::exit(1); }
在这个例子中，handle_fatal_error函数使用了_Noreturn关键字。这个函数接收一个字符串参数message，然后显示一个包含这个消息的致命错误对话框，最后通过调用QCoreApplication::exit(1)来终止程序的运行。
5.3 _Noreturn关键字在音视频处理中的应用
在音视频处理中，我们也可以使用_Noreturn关键字来处理无法恢复的错误。例如，我们可以在使用ffmpeg库进行音视频处理时，使用_Noreturn关键字来处理无法打开输入文件的错误。
#include <libavformat/avformat.h> _Noreturn void handle_open_input_error(int errnum) { char errbuf[AV_ERROR_MAX_STRING_SIZE]; av_strerror(errnum, errbuf, AV_ERROR_MAX_STRING_SIZE); fprintf(stderr, "Could not open input file: %s\n", errbuf); exit(1); }
在这个例子中，handle_open_input_error函数使用了_Noreturn关键字。这个函数接收一个错误号errnum，然后使用ffmpeg库的av_strerror函数将这个错误号转换为一个错误消息，然后将这个错误消息打印到标准错误输出，最后通过调用exit(1)来终止程序的运行。
6. _Noreturn关键字的高级话题
在这一章节中，我们将深入探讨_Noreturn关键字在元模板编程中的应用，以及它在C++11, 14, 17, 20中的变化和应用。
6.1 _Noreturn关键字在元模板编程中的应用
元模板编程(Meta-template programming)是C++中的一种技术，它允许在编译时执行计算。这种技术的一个常见应用是生成和操作类型和函数。
在元模板编程中，我们可以使用_Noreturn关键字来定义那些在编译时就能确定不会返回的函数。例如，我们可以定义一个函数，该函数在某些条件下会导致编译错误。这个函数可以被标记为_Noreturn，因为我们知道它永远不会在运行时返回。
template <typename T> _Noreturn void fail_with_compile_error() { static_assert(sizeof(T) == 0, "This function should not be called!"); }
在这个例子中，fail_with_compile_error函数被标记为_Noreturn。如果这个函数被调用，那么static_assert会失败，导致编译错误。因此，这个函数永远不会在运行时返回。
6.2 _Noreturn关键字在C++11, 14, 17, 20中的变化和应用
_Noreturn关键字在C++11中首次引入，其目的是为了标记那些不会返回的函数。在C++14, 17, 20中，_Noreturn关键字的语义并没有改变，但是它在这些新的C++标准中的应用变得更加广泛。
例如，在C++20中，我们可以使用_Noreturn关键字来标记那些使用了std::exit或std::abort的函数。这些函数会立即终止程序，因此它们不会返回。
_Noreturn void terminate_with_error(const std::string& message) { std::cerr << message << std::endl; std::exit(EXIT_FAILURE); }
在这个例子中，terminate_with_error函数被标记为_Noreturn。这个函数会打印一条错误消息，然后调用std::exit来终止程序。因此，这个函数永远不会返回。
下面是一个表格，总结了_Noreturn关键字在C++11, 14, 17, 20中的应用：
| C++版本 | _Noreturn的应用 |
| C++11 | 标记不会返回的函数 |
| C++14 | 标记不会返回的函数 |
| C++17 | 标记不会返回的函数 |
| C++20 | 标记使用了std::exit或std::abort的函数 |
在C++的各个版本中，_Noreturn关键字的应用都是一致的，都是用来标记那些不会返回的函数。但是在C++20中，我们可以更加广泛地使用_Noreturn关键字，例如标记那些使用了std::exit或std::abort的函数。
下图是一个示意图，展示了一个被标记为_Noreturn的函数在被调用后的行为。你可以看到，这个函数在执行完其代码后，不会返回到调用者，而是结束程序或者转移控制到程序的其他部分。
在这个示意图中，你可以看到一个被标记为_Noreturn的函数在被调用后的行为。这个函数在执行完其代码后，不会返回到调用者，而是结束程序或者转移控制到程序的其他部分。这就是_Noreturn关键字的主要作用。
以上就是_Noreturn关键字在元模板编程和C++各个版本中的应用。希望这些信息能帮助你更好地理解和使用_Noreturn关键字。
结语
在我们的编程学习之旅中，理解是我们迈向更高层次的重要一步。然而，掌握新技能、新理念，始终需要时间和坚持。从心理学的角度看，学习往往伴随着不断的试错和调整，这就像是我们的大脑在逐渐优化其解决问题的“算法”。
这就是为什么当我们遇到错误，我们应该将其视为学习和进步的机会，而不仅仅是困扰。通过理解和解决这些问题，我们不仅可以修复当前的代码，更可以提升我们的编程能力，防止在未来的项目中犯相同的错误。
我鼓励大家积极参与进来，不断提升自己的编程技术。无论你是初学者还是有经验的开发者，我希望我的博客能对你的学习之路有所帮助。如果你觉得这篇文章有用，不妨点击收藏，或者留下你的评论分享你的见解和经验，也欢迎你对我博客的内容提出建议和问题。每一次的点赞、评论、分享和关注都是对我的最大支持，也是对我持续分享和创作的动力。
