如何正确处理C++异常 try catch throw异常机制详解-C++-PHP中文网

如何正确处理C++异常 try catch throw异常机制详解

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发布： 2025-08-23 11:16:02

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C++异常处理通过try、catch、throw实现结构化错误管理，结合RAII确保资源安全，提升代码健壮性与可维护性。

如何正确处理c++异常 try catch throw异常机制详解

C++异常处理的核心在于

try

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catch

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, 和

throw

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这三个关键字，它提供了一种结构化的方式来处理程序运行时可能出现的错误，让代码更健壮，也更容易维护。简单来说，

try

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块包裹可能抛出异常的代码，

throw

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语句用于抛出异常，而

catch

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块则负责捕获并处理这些异常。

解决方案

C++的异常处理机制允许程序在运行时遇到错误时，优雅地转移控制流，而不是直接崩溃。这使得程序能够更好地应对意外情况，例如文件未找到、内存不足或网络连接失败等。

try

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,
catch
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,
throw
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的基本用法

立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；

首先，我们需要一个

try

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块来包含可能抛出异常的代码。如果在

try

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块内部（或者在

try

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块调用的函数内部）抛出了异常，程序会立即跳转到与该异常类型匹配的

catch

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块。

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

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

int main() {
  try {
    int result = divide(10, 0); // 可能抛出异常
    std::cout << "Result: " << result << std::endl; // 如果没有异常，则执行
  } catch (const std::runtime_error& error) {
    std::cerr << "Exception caught: " << error.what() << std::endl; // 处理异常
    return 1; // 返回错误码
  }

  std::cout << "Program continues..." << std::endl; // 如果没有异常，或者异常被处理，则执行
  return 0;
}

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在这个例子中，

divide

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函数检查除数是否为零。如果是，它会抛出一个

std::runtime_error

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类型的异常。

main

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函数中的

try

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块捕获这个异常，并打印错误信息。如果没有

catch

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块，程序将会终止。

抛出异常 (

throw

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)

throw

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语句用于抛出异常。你可以抛出任何类型的对象，但通常建议抛出从

std::exception

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类派生的对象，这样可以更好地利用标准异常处理机制。

throw std::runtime_error("An error occurred!");

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捕获异常 (

catch

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)

catch

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块用于捕获特定类型的异常。你可以有多个

catch

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块来处理不同类型的异常。

catch(...)

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可以捕获任何类型的异常，但通常不建议这样做，因为它会隐藏具体的错误信息。

try {
  // ...
} catch (const std::runtime_error& error) {
  std::cerr << "Runtime error: " << error.what() << std::endl;
} catch (const std::exception& error) {
  std::cerr << "General exception: " << error.what() << std::endl;
} catch (...) {
  std::cerr << "Unknown exception!" << std::endl;
}

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注意

catch

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块的顺序很重要。通常，应该先捕获更具体的异常类型，然后再捕获更一般的异常类型。

异常规范 (Exception Specification) - 已弃用

在 C++11 之前，可以使用异常规范来声明函数可能抛出的异常类型。例如：

int myFunction() throw (std::runtime_error, std::bad_alloc);

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这意味着

myFunction

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函数可能抛出

std::runtime_error

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或

std::bad_alloc

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类型的异常。但是，异常规范已经被 C++11 弃用，并在 C++17 中移除。现在，建议使用

noexcept

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说明符来表示函数不会抛出异常。

int myFunction() noexcept; // 函数不会抛出异常

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noexcept

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说明符

noexcept

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说明符用于声明函数不会抛出异常。这可以帮助编译器进行优化，并提供更强的异常安全性保证。

int myFunction() noexcept {
  // ...
}

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如果一个声明为

noexcept

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的函数抛出了异常，程序会立即终止（通常调用

std::terminate

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）。

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C++ 异常处理的优缺点是什么？什么时候应该使用异常，什么时候应该使用错误码？

异常处理的主要优点是它提供了一种清晰、结构化的方式来处理错误，使代码更易于阅读和维护。它也避免了在每个函数调用后都检查错误码的繁琐过程。然而，异常处理也可能导致性能开销，因为它涉及到栈展开（stack unwinding）的过程。

错误码的优点是性能开销较小，因为它只是简单地返回一个表示错误状态的值。然而，使用错误码可能会使代码更难以阅读和维护，因为它需要在每个函数调用后都检查错误码。

那么，何时使用异常，何时使用错误码？

异常： 适用于处理无法轻易恢复的错误，例如内存不足、文件未找到等。也适用于在深层嵌套的函数调用中传递错误信息。
错误码： 适用于处理可以轻易恢复的错误，例如无效的参数、文件已存在等。也适用于性能敏感的场景，例如嵌入式系统或游戏开发。

C++中如何自定义异常类？自定义异常类应该继承哪个类？

自定义异常类允许我们创建更具描述性的异常类型，从而更好地表达程序中可能出现的特定错误。

如何自定义异常类

自定义异常类通常从

std::exception

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类或其派生类继承。

std::exception

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类提供了一个标准的异常接口，包括

what()

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方法，用于返回异常的描述信息。

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

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

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

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

int main() {
  try {
    // 模拟抛出自定义异常
    throw MyException("Something went wrong in MyProgram!");
  } catch (const MyException& e) {
    std::cerr << "Caught an exception: " << e.what() << std::endl;
    return 1;
  } catch (const std::exception& e) {
    std::cerr << "Caught a standard exception: " << e.what() << std::endl;
    return 1;
  } catch (...) {
    std::cerr << "Caught an unknown exception!" << std::endl;
    return 1;
  }

  return 0;
}

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在这个例子中，

MyException

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类继承自

std::exception

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类，并添加了一个

message

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成员变量来存储异常的描述信息。

what()

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方法被重写，返回

message

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的内容。

自定义异常类的设计原则

继承自
std::exception
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或其派生类：确保你的异常类符合标准的异常接口。
提供有意义的错误信息：
```
what()
```
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方法应该返回清晰、准确的错误描述，方便调试和排错。
避免过度设计： 尽量保持异常类简洁，只包含必要的成员变量和方法。
考虑异常安全性： 确保你的异常类不会抛出异常，尤其是在析构函数中。

C++的异常处理机制与RAII（Resource Acquisition Is Initialization）原则有什么关系？如何利用RAII来保证异常安全？

RAII 是一种 C++ 编程技术，它将资源的获取与对象的生命周期绑定在一起。当对象被创建时，资源被获取；当对象被销毁时，资源被释放。这可以确保资源总是被正确地释放，即使在发生异常的情况下。

RAII 与异常安全

RAII 是保证异常安全的关键技术。通过使用 RAII，我们可以确保在异常抛出时，资源能够被正确地释放，避免资源泄漏。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <memory> // 包含 std::unique_ptr

class FileWrapper {
private:
  std::unique_ptr<std::ofstream> file; // 使用智能指针管理资源

public:
  FileWrapper(const std::string& filename) : file(std::make_unique<std::ofstream>(filename)) {
    if (!file->is_open()) {
      throw std::runtime_error("Could not open file!");
    }
  }

  ~FileWrapper() {
    // 文件会在 FileWrapper 对象销毁时自动关闭
    std::cout << "File closed automatically." << std::endl;
  }

  void write(const std::string& data) {
    if (file) {
      *file << data << std::endl;
    } else {
      throw std::runtime_error("File is not open!");
    }
  }
};

int main() {
  try {
    FileWrapper myFile("example.txt");
    myFile.write("Hello, RAII!");
    // 模拟在写入后抛出异常
    throw std::runtime_error("Simulated error!");
  } catch (const std::exception& e) {
    std::cerr << "Exception caught: " << e.what() << std::endl;
    return 1;
  }

  return 0;
}

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在这个例子中，