C++异常处理机制

大橘为重

程序员

什么是异常处理？如何在C++中进行异常处理？

异常处理是编程中一种用于处理程序运行时错误的机制。

在程序执行过程中，可能会出现不可预测的错误或异常情况，如除以零、内存分配失败等。异常处理的目标是在出现错误时优雅地终止程序并进行错误报告，而不是简单地导致程序崩溃或出现不可预测的行为。

在 C++ 中，异常处理主要通过以下几个关键字和机制来实现：

try-catch 块

try 块用于尝试执行可能引发异常的代码，而 catch 块用于捕获并处理异常。如果在 try 块中发生异常，程序会跳转到与之匹配的 catch 块，执行异常处理代码。

try {
    // 可能引发异常的代码
} catch (ExceptionType e) {
    // 处理异常的代码

抛出异常

使用 throw 关键字可以在代码块中显式地引发异常。可以抛出任何类型的异常，通常是派生自 std::exception 类的类。

if (condition) {
    throw MyException("An error occurred.");

异常类的继承体系

C++ 标准库提供了 std::exception 基类，您可以通过继承它来创建自定义的异常类。这些异常类通常携带有关异常的信息，如错误消息、错误码等。

class MyException : public std::exception {
public:
    MyException(const char* msg) : message(msg) {}
    const char* what() const noexcept override {
        return message.c_str();
private:
    std::string message;

异常规范和异常安全性

可以使用异常规范（exception specification）来指定函数可能引发的异常类型。

此外，异常安全性（exception safety）是指在函数执行过程中如果发生异常，资源可以被正确释放，避免资源泄漏。

try...catch多层嵌套的情况下，捕获哪个异常

在try catch嵌套的情况下,会按以下规则捕获异常:

1.最内层的catch块会先获取异常。如果内层catch块处理了异常,则外层catch块不会再捕获到该异常。

2.如果内层catch块没有捕获到该异常,则会被外层catch块捕获。

3.如果异常没有被任何catch块捕获,则最终会抛出异常。

总结

所以总结来说,在嵌套的try catch结构中,异常会被最内层能处理该异常的catch块捕获。如果内层都没有捕获到,才会被外层catch所获取,否则该异常会最终抛出。

RAII 设计模式

RAII（Resource Acquisition Is Initialization）是一种常用的异常安全编程范式，通过在对象构造时获取资源并在析构时释放资源，确保在异常发生时资源得到正确释放。

在使用异常处理时，需要注意以下几点：

合适的异常层次结构： 定义清晰的异常类层次结构，以便捕获特定类型的异常并进行适当的处理。
避免滥用异常： 异常应该用于处理预料之外的错误，而不应该用于控制程序流程。避免在常规控制流程中抛出和捕获异常，以免影响性能。
异常处理性能： 异常处理可能对性能产生一些开销，因此在性能敏感的代码中需要谨慎使用。

总之，异常处理是一种重要的编程技术，可以帮助处理运行时错误并提高代码的可靠性。

示例代码

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
int main() {
    const std::string filename = "example.txt";
    const std::string filename2 = "notexists.txt";
    try {
        // 打开文件进行写入操作
        std::ofstream outputFile(filename);
        if (!outputFile.is_open()) {
            throw std::runtime_error("Failed to open file for writing.");
        outputFile << "Hello, world!" << std::endl;
        // 关闭文件
        outputFile.close();
        // 打开文件进行读取操作
        std::ifstream inputFileNotExists(filename2);
        if (!inputFileNotExists.is_open()) {
            throw std::runtime_error("Failed to open file for reading.");
        // 打开文件进行读取操作
        std::ifstream inputFile(filename);
        if (!inputFile.is_open()) {
            throw std::runtime_error("Failed to open file for reading.");
        std::string content;
        inputFile >> content;
        // 关闭文件
        inputFile.close();
        std::cout << "File content: " << content << std::endl;
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cerr << "An error occurred: " << e.what() << std::endl;
        return 1; // 返回非零值表示程序异常退出
    return 0;