14 自定义异常处理机制

在上一篇教程中，我们讨论了异常类的定义与使用。在此篇中，我们将进一步深入，学习如何实现自定义异常，以便在面对特定错误情况时可以更清晰地反应程序的异常状态。自定义异常允许我们在捕获和处理异常时提供更多上下文信息，从而提高代码的可读性和可维护性。

为什么需要自定义异常

当我们使用标准库中的异常类（如 std::runtime_error 或 std::exception）时，虽然它们可以满足基本的异常处理需求，但往往无法提供足够的上下文信息。在具体的业务逻辑中，我们可能需要能够区别不同类型的错误，例如：

• 输入验证失败
• 数据库连接失败
• 文件未找到

自定义异常可以帮助我们在捕获异常时更多地了解发生的错误，从而采取适当的应对措施。

自定义异常类的定义

自定义异常类通常需要继承自 std::exception，并重写其 what() 方法。这是最基本的自定义异常类定义方式。

示例代码

以下是一个简单的自定义异常类的实现示例：

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

// 自定义异常类
class InputValidationException : public std::exception {
private:
    std::string message;

public:
    // 构造函数
    explicit InputValidationException(const std::string& msg) : message(msg) {}

    // 重写 what() 方法
    virtual const char* what() const noexcept {
        return message.c_str();
    }
};

// 函数示例：验证输入
void validateInput(int value) {
    if (value < 0) {
        throw InputValidationException("输入值不能为负数");
    }
}

int main() {
    try {
        validateInput(-1);
    } catch (const InputValidationException& e) {
        std::cout << "捕获到异常: " << e.what() << std::endl;
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cout << "捕获到其他异常: " << e.what() << std::endl;
    }

    return 0;
}

代码解析

1. 我们定义了一个 InputValidationException 类，继承自 std::exception，并重写了 what() 方法以返回详细的异常信息。

2. validateInput 函数用于检查输入值，如果输入值为负数，则抛出自定义异常。

3. 在 main 函数中，我们调用了 validateInput，并在 try-catch 块中捕获了 InputValidationException 异常，输出了详细的错误信息。

自定义异常的使用场景

自定义异常可以被广泛应用于多个场景。以下是几个常见的使用场景：

1. 输入验证: 检查用户输入是否符合预期格式或范围。

2. 资源管理: 在文件操作或网络请求中，当资源无法有效获取或关闭时，抛出自定义异常。

3. 业务逻辑: 在特定的业务逻辑中（如交易处理），如果发生了任何不符合业务规则的情况，可以抛出自定义异常。

复杂示例

以下是一个更复杂的示例，展示了如何在多个层次上使用自定义异常：

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

// 自定义异常类
class DatabaseConnectionException : public std::exception {
private:
    std::string message;

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

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

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

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

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

// 模拟数据库操作
void connectToDatabase() {
    throw DatabaseConnectionException("无法连接到数据库");
}

void fetchData() {
    connectToDatabase();
}

int main() {
    try {
        fetchData();
    } catch (const DatabaseConnectionException& e) {
        std::cout << "数据库异常: " << e.what() << std::endl;
    } catch (const DataRetrievalException& e) {
        std::cout << "数据检索异常: " << e.what() << std::endl;
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cout << "其他异常: " << e.what() << std::endl;
    }

    return 0;
}

代码解析

1. 定义了两个自定义异常类 DatabaseConnectionException 和 DataRetrievalException。

2. connectToDatabase 函数模拟了连接数据库的过程，并抛出了一个 DatabaseConnectionException。

3. 在 fetchData 方法中调用了 connectToDatabase，并在 main 函数中的 try-catch 块里捕获异常，做出相应的处理。

小结

使用自定义异常机制能够显著提高代码的可读性和可维护性。通过定义清晰的异常类，开发者可以在处理错误时提供更为清晰的上下文信息，帮助程序的用户识别、处理异常情况。接下来的教程将讨论如何设计”异常安全的代码“，确保我们的程序即使在发生异常时也能保持一定的稳定性和数据一致性，敬请期待！