C++ 提供了一种强大的异常处理机制，用于处理程序运行时的错误和异常情况，使程序更加健壮和易于维护。在本小节中，我们将深入探讨 C++ 的异常处理机制，包括如何抛出和捕获异常、异常的传播、标准异常类、以及自定义异常类的实现。
1. 异常的基本概念
在 C++ 中，异常是通过 throw 关键字抛出的。异常处理的基本流程如下：
- 抛出异常：通过
throw 语句抛出一个异常对象。
- 捕获异常：通过
try 和 catch 块捕获并处理异常。
2. 基本语法
下面是异常处理的基本语法结构：
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| #include <iostream>
#include <stdexcept>
void mightGoWrong() {
bool errorOccurred = true;
if (errorOccurred) {
throw std::runtime_error("Something went wrong!");
}
}
int main() {
try {
mightGoWrong();
} catch (const std::runtime_error& e) {
std::cerr << "Caught an exception: " << e.what() << '\n';
}
return 0;
}
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代码解释
mightGoWrong() 函数模拟一个可能出错的操作，如果发生错误，则通过 throw 抛出一个 std::runtime_error 类型的异常。main() 函数尝试调用 mightGoWrong()，并使用 try 块捕获可能抛出的异常。如果捕获到 std::runtime_error 类型的异常，则会输出错误信息。
3. 异常传播
当一个异常被抛出后，如果没有在同一函数内被捕获，它会沿着调用栈向上层传播，直到找到相应的 catch 块进行处理。
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| void level3() {
throw std::runtime_error("Error in Level 3");
}
void level2() {
level3();
}
void level1() {
try {
level2();
} catch (const std::runtime_error& e) {
std::cerr << "Caught in Level 1: " << e.what() << '\n';
}
}
int main() {
level1();
return 0;
}
|
代码解释
在上述代码中，level3() 抛出一个异常，level2() 直接调用 level3()，而 level1() 则在 try 块中调用 level2()。因为异常会从 level3() 向上传播，最终在 level1() 被捕获。
4. 标准异常类
C++ 标准库提供了多种异常类，位于 <stdexcept> 头文件中，常用的几种有：
std::runtime_error：表示运行时错误。std::out_of_range：表示超出范围错误。std::invalid_argument：表示无效参数错误。
示例：超出范围异常
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| #include <iostream>
#include <vector>
#include <stdexcept>
void accessElement(const std::vector<int>& vec, size_t index) {
if (index >= vec.size()) {
throw std::out_of_range("Index out of range");
}
std::cout << "Element: " << vec[index] << std::endl;
}
int main() {
std::vector<int> myVector = {1, 2, 3};
try {
accessElement(myVector, 5);
} catch (const std::out_of_range& e) {
std::cerr << "Caught an exception: " << e.what() << '\n';
}
return 0;
}
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5. 自定义异常类
在某些情况下，我们可能需要自定义异常类。自定义异常类通常需要继承自标准异常类，并重写 what() 方法。
示例：自定义异常类
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| #include <iostream>
#include <exception>
class MyException : public std::exception {
public:
const char* what() const noexcept override {
return "My custom exception occurred!";
}
};
void doSomethingRisky() {
throw MyException();
}
int main() {
try {
doSomethingRisky();
} catch (const MyException& e) {
std::cerr << "Caught an exception: " << e.what() << '\n';
}
return 0;
}
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代码解释
在这个例子中，我们创建了一个 MyException 类，它继承自 std::exception，实现了 what() 方法。在 doSomethingRisky() 函数中，我们抛出了 MyException 类型的异常，并在 main() 函数中捕获和处理该异常。
6. 结论
C++ 的异常处理机制为程序提供了一种结构化的方式来处理运行时错误。理解如何使用 throw 和 catch，以及如何利用标准异常类和自定义异常类，可以使你的C++程序更加可靠和易于维护。在实际开发中，合理地使用异常处理能够帮助我们快速定位问题，提高程序的健壮性。
