c++教程

C++ 异常处理

C++ 异常处理：实现错误处理与程序健壮性的方法

摘要：在软件开发过程中，异常处理是一项至关重要的技能。C++ 作为一种通用编程语言，提供了丰富的异常处理机制。本文将介绍 C++ 异常处理的基本概念、原理和实际应用，帮助读者提高程序的健壮性和可维护性。

一、异常处理简介

异常处理是一种机制，用于在程序运行过程中检测和处理错误。当程序运行遇到非预期情况时，例如除以零、访问不存在的文件或访问不合法的内存地址等，异常处理机制可以使程序能够以安全、可靠的方式继续运行。

C++ 中的异常处理主要基于两个概念：异常对象和异常处理函数。异常对象用于表示错误情况，包含错误代码和错误信息。异常处理函数用于处理特定类型的异常，可以对异常进行适当的处理，如记录错误、恢复数据或关闭资源等。

二、C++ 异常处理基础

1. 声明异常类型

在 C++ 中，声明异常类型可以使用 std::exception 类和其派生类。自定义异常类型需要继承 std::exception 类，并在析构函数中设置错误信息。

class MyException : public std::exception {
public:
    MyException(const char* msg) : msg_(msg) {}

    const char* what() const noexcept override {
        return msg_;
    }

private:
    const char* msg_;
};

2. 抛出异常

当程序遇到错误时，可以使用 throw 关键字抛出异常。抛出异常时，需要指定异常类型。

void divide(int a, int b) {
    if (b == 0) {
        throw MyException("除数不能为零");
    }
    // 正常逻辑
}

3. 捕获和处理异常

使用 try、catch 和 finally 语句来捕获和处理异常。

- try 块：包含可能抛出异常的代码。当异常被抛出时，程序将跳转到与之匹配的 catch 块。

- catch 块：用于处理特定类型的异常。当有异常被抛出且与 catch 块中的异常类型匹配时，将执行该块中的代码。

- finally 块：无论是否发生异常，都会执行。通常用于资源清理操作，如关闭文件、释放内存等。

void process() {
    int a = 10;
    int b = 0;
    try {
        int result = a / b;
    } catch (MyException& e) {
        std::cout << "捕获到异常：" << e.what() << std::endl;
    } finally {
        // 清理资源
    }
}

三、C++ 异常处理高级话题

1. 异常链

当一个函数抛出异常时，另一个函数也可能会捕获该异常并抛出新的异常。此时，可以使用 std::exception_ptr 类来保存原始异常对象，形成异常链。

void divide(int a, int b) {
    if (b == 0) {
        throw MyException("除数不能为零");
    }
}

void process(int a, int b) {
    try {
        divide(a, b);
    } catch (MyException& e) {
        std::cout << "原始异常：" << e.what() << std::endl;
        throw; // 抛出原始异常
    }
}

2. 标准库中的异常处理

C++ 标准库提供了许多用于处理常见错误的异常类型，如 std::invalid_argument、std::out_of_range、std::file_not_found 等。使用这些异常类型可以提高代码的可读性。

void read_file(const std::string& filename) {
    std::ifstream file(filename);
    if (!file) {
        throw std::file_not_found("文件未找到：" + filename);
    }
    // 正常逻辑
}

3. 定制异常处理策略

根据实际需求，可以自定义异常处理策略。例如，在某些情况下，可能需要抑制特定异常的抛出，或者在所有异常中都执行相同的操作