C++怎么处理异常 C++异常处理的基本方法与实例

c++++处理异常的核心在于try-catch块，它允许你优雅地处理程序运行时错误。1. try块包裹可能抛出异常的代码；2. 如果在try块执行期间抛出异常，控制权会立即转移到匹配的catch块；3. 使用throw关键字抛出异常，通常选择std::exception或其子类；4. 异常处理应遵循最佳实践，如避免过度使用、抛出具体类型、使用raii管理资源、避免在析构函数中抛出异常、谨慎使用catch(...)及考虑noexcept优化性能；5. 可通过继承std::exception自定义异常类并重写what()方法提供详细错误信息。

C++处理异常的核心在于try-catch块，它允许你优雅地处理程序运行时可能出现的错误，避免程序崩溃，并提供恢复或清理的机会。简单来说，就是“尝试做某事，如果出错了，就抓住它并处理”。

C++异常处理的基本方法与实例：

try-catch块

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try块包裹可能抛出异常的代码。如果在try块执行期间抛出了异常，控制权会立即转移到与该异常类型匹配的catch块。

#include <iostream>
#include <stdexcept> // 包含标准异常类

double divide(double a, double b) {
  if (b == 0) {
    throw std::runtime_error("Division by zero!");
  }
  return a / b;
}

int main() {
  double x = 10.0;
  double y = 0.0;

  try {
    double result = divide(x, y);
    std::cout << "Result: " << result << std::endl;
  } catch (const std::runtime_error& error) {
    std::cerr << "Exception caught: " << error.what() << std::endl;
    // 可以选择在这里进行恢复操作，例如提示用户重新输入。
    return 1; // 返回错误代码
  } catch (...) {
    std::cerr << "Unknown exception caught!" << std::endl;
    return 2; // 返回另一个错误代码
  }

  std::cout << "Program continues..." << std::endl;
  return 0;
}

在这个例子中，divide函数在除数为零时抛出一个std::runtime_error异常。main函数中的try块尝试调用divide函数。如果divide抛出异常，控制权会转移到匹配的catch块，打印错误信息，并返回一个错误代码。如果没有异常抛出，程序会继续执行try块之后的代码。最后的catch(...)块是一个通用的异常处理程序，可以捕获任何类型的异常，但通常应谨慎使用，因为它会隐藏更具体的错误信息。

抛出异常

使用throw关键字抛出异常。可以抛出任何类型的值，但通常抛出的是继承自std::exception的异常类，因为这些类提供了标准的错误信息接口（what()方法）。

异常类型

C++标准库提供了一些预定义的异常类，例如std::runtime_error、std::invalid_argument、std::out_of_range等。也可以自定义异常类，通常继承自std::exception或其子类。

class MyException : public std::exception {
public:
  const char* what() const noexcept override {
    return "My custom exception!";
  }
};

int main() {
  try {
    throw MyException();
  } catch (const MyException& e) {
    std::cerr << "Caught MyException: " << e.what() << std::endl;
  } catch (const std::exception& e) {
    std::cerr << "Caught std::exception: " << e.what() << std::endl;
  }
  return 0;
}

异常规范（已弃用）

C++11之前，可以使用异常规范来指定函数可能抛出的异常类型。例如：void foo() throw (int, MyException); 表示foo函数可能抛出int或MyException类型的异常。但这种特性在C++11中已被弃用，并在C++17中移除。 现在，推荐使用noexcept来声明函数不会抛出异常，或者不声明任何异常规范。

noexcept

noexcept是一个关键字，用于指定函数是否会抛出异常。如果一个函数声明为noexcept，并且在运行时抛出了异常，程序会立即终止（调用std::terminate）。 这对于性能关键的代码非常有用，因为它允许编译器进行优化，假设函数不会抛出异常。

void bar() noexcept {
  // 如果这里抛出异常，程序会终止。
}

栈展开

当异常被抛出时，程序会进行栈展开（stack unwinding），即从抛出异常的地方开始，逐层向上查找匹配的catch块。在栈展开过程中，所有局部对象的析构函数都会被调用，确保资源被正确释放（RAII）。

C++异常处理有哪些最佳实践？

1. 只在必要时使用异常： 异常处理应该用于处理真正的异常情况，而不是作为常规的控制流机制。过度使用异常会降低程序的性能。
2. 抛出具体的异常类型： 抛出能够准确描述错误的异常类型，方便catch块进行针对性的处理。
3. 使用RAII管理资源： 确保在异常抛出时，资源能够被正确释放。可以使用智能指针等RAII技术。
4. 避免在析构函数中抛出异常： 在析构函数中抛出异常可能会导致程序崩溃或资源泄漏，应尽量避免。如果必须在析构函数中执行可能抛出异常的操作，应该捕获并处理异常，或者终止程序。
5. 谨慎使用catch(...)： 通用catch(...)块会捕获所有类型的异常，可能会隐藏重要的错误信息。应该只在确实需要捕获所有异常的情况下使用，并记录相关信息。
6. 考虑使用noexcept： 对于不会抛出异常的函数，使用noexcept可以提高性能，并允许编译器进行优化。

C++异常处理的性能开销有多大？

C++异常处理会带来一定的性能开销，主要体现在以下几个方面：

1. try-catch块的开销： 即使没有异常抛出，try-catch块也会带来一定的性能开销，因为编译器需要生成额外的代码来维护异常处理的信息。
2. 栈展开的开销： 当异常被抛出时，栈展开过程会调用所有局部对象的析构函数，这会带来额外的性能开销。
3. 代码大小的增加： 异常处理的代码会增加程序的大小。

总的来说，异常处理的性能开销取决于具体的应用场景和代码实现。在没有异常抛出的情况下，开销通常比较小。但是，当异常被抛出时，开销可能会比较大。因此，应该谨慎使用异常处理，只在必要时使用，并尽量避免在性能关键的代码中使用。 使用noexcept可以减轻异常处理的性能开销，因为它允许编译器进行优化，假设函数不会抛出异常。

如何自定义异常类？

自定义异常类通常继承自std::exception或其子类，并重写what()方法，提供自定义的错误信息。

#include <iostream>
#include <exception>
#include <string>

class MyCustomException : public std::exception {
private:
  std::string message;

public:
  MyCustomException(const std::string& msg) : message(msg) {}

  const char* what() const noexcept override {
    return message.c_str();
  }
};

int main() {
  try {
    // 模拟一个错误条件
    bool errorCondition = true;
    if (errorCondition) {
      throw MyCustomException("Something went wrong in the process!");
    }
  } catch (const MyCustomException& e) {
    std::cerr << "Caught an exception: " << e.what() << std::endl;
    // 处理异常，例如记录日志，通知用户等
  } catch (const std::exception& e) {
    std::cerr << "Caught a standard exception: " << e.what() << std::endl;
  } catch (...) {
    std::cerr << "Caught an unknown exception!" << std::endl;
  }

  return 0;
}

在这个例子中，MyCustomException继承自std::exception，并接受一个字符串作为错误信息。what()方法返回该错误信息。在main函数中，我们模拟了一个错误条件，并抛出了MyCustomException。catch块捕获了该异常，并打印了错误信息。 通过自定义异常类，可以更好地组织和处理程序中的错误，并提供更详细的错误信息，方便调试和维护。

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