C++异常处理 try catch throw结构（异常.结构.catch.throw...）

C++异常处理通过try、catch、throw实现，支持栈展开与RAII，适用于构造失败、不可恢复错误等场景，但应避免用于常规控制流或性能敏感代码。

c++异常处理 try catch throw结构

C++异常处理机制的核心在于优雅地处理程序运行时可能出现的非预期情况，避免程序崩溃，并提供恢复或清理资源的机会。它通过

try

、

catch

和

throw

这三个关键字实现。简单来说，

try

块包裹可能抛出异常的代码，

catch

块捕获并处理特定类型的异常，而

throw

语句则用于显式地抛出异常。

解决方案

C++的异常处理机制允许程序在遇到错误时，将控制权转移到专门处理错误的代码块，从而提高程序的健壮性和可靠性。

首先，

try

块定义了一个代码区域，如果在该区域内发生了异常，程序会尝试找到一个合适的

catch

块来处理这个异常。

try

块本身并不处理异常，它只是“观察”代码是否会抛出异常。

try {
  // 可能抛出异常的代码
  int result = divide(a, b);
  std::cout << "Result: " << result << std::endl;
}

其次，

catch

块紧跟在

try

块之后，用于捕获并处理特定类型的异常。一个

try

块可以有多个

catch

块，每个

catch

块处理不同类型的异常。当

try

块中的代码抛出一个异常时，程序会按照

catch

块出现的顺序，依次检查每个

catch

块能否处理该异常。如果找到了匹配的

catch

块，就执行该

catch

块中的代码。

catch (const std::runtime_error& error) {
  // 处理 runtime_error 类型的异常
  std::cerr << "Runtime error: " << error.what() << std::endl;
} catch (const std::exception& error) {
  // 处理 std::exception 类型的异常
  std::cerr << "Exception occurred: " << error.what() << std::endl;
} catch (...) {
  // 处理所有其他类型的异常 (catch-all)
  std::cerr << "Unknown exception occurred." << std::endl;
}

注意

catch(...)

，这是一个通用的

catch

块，它可以捕获任何类型的异常。但是，通常建议将其放在所有其他

catch

块之后，因为它会阻止后续的

catch

块被执行。

最后，

throw

语句用于显式地抛出一个异常。当程序遇到一个无法处理的错误时，可以使用

throw

语句抛出一个异常对象。这个异常对象可以是任何类型，但通常建议使用标准异常类，例如

std::runtime_error

或

std::invalid_argument

，因为它们提供了有用的错误信息。

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

如果

throw

语句没有在

try

块中被捕获，程序会调用

std::terminate

函数，导致程序异常终止。

C++异常处理的一个关键点是栈展开（stack unwinding）。当异常被抛出时，程序会沿着调用栈向上查找匹配的

catch

块。在查找的过程中，程序会销毁所有在

try

块中创建的局部对象，以确保资源得到正确释放。这也被称为RAII (Resource Acquisition Is Initialization)。 PIA

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如何自定义异常类？

自定义异常类可以提供更具体的错误信息，并允许针对特定类型的错误进行定制处理。通常，自定义异常类应该继承自

std::exception

或其子类。

#include <exception>
#include <string>

class MyException : public std::exception {
public:
  MyException(const std::string& message) : message_(message) {}

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

private:
  std::string message_;
};

// 使用自定义异常
int processData(int value) {
  if (value < 0) {
    throw MyException("Value must be non-negative.");
  }
  return value * 2;
}

int main() {
  try {
    int result = processData(-5);
    std::cout << "Result: " << result << std::endl;
  } catch (const MyException& e) {
    std::cerr << "MyException caught: " << e.what() << std::endl;
  } catch (const std::exception& e) {
    std::cerr << "Standard exception caught: " << e.what() << std::endl;
  }
  return 0;
}

在这个例子中，

MyException

继承自

std::exception

，并添加了一个

message_

成员变量来存储错误信息。

what()

方法被重写，以返回自定义的错误信息。异常处理的性能开销有多大？

异常处理确实会带来一定的性能开销，尤其是在异常被抛出时。栈展开和查找

catch

块的过程可能会比较耗时。因此，应该避免过度使用异常处理，只在真正需要处理错误的情况下才使用它。

一些观点认为，异常处理应该仅用于处理真正“异常”的情况，而不是作为常规的控制流机制。例如，可以使用返回值来指示函数是否成功执行，而不是总是抛出异常。

但是，在某些情况下，使用异常处理可以简化代码，并提高代码的可读性和可维护性。例如，在构造函数中，如果对象初始化失败，抛出异常是一种清晰的处理方式。

何时应该使用异常处理？

以下是一些适合使用异常处理的场景：

构造函数失败：如果构造函数无法成功初始化对象，应该抛出异常。
无法恢复的错误：如果程序遇到了无法通过其他方式恢复的错误，应该抛出异常。
跨越多个函数调用的错误：如果错误需要在多个函数调用之间传递，使用异常处理可以避免显式地传递错误码。
需要进行资源清理的错误：异常处理可以确保在错误发生时，资源得到正确释放。

以下是一些不适合使用异常处理的场景：

可以预测的错误：如果错误是可以预测的，并且可以通过其他方式处理，例如使用返回值或错误码，则不应该使用异常处理。
性能敏感的代码：在性能敏感的代码中，应该尽量避免使用异常处理，因为它会带来额外的性能开销。
作为常规的控制流：异常处理不应该被用作常规的控制流机制。

总而言之，C++的异常处理机制是一种强大的工具，可以提高程序的健壮性和可靠性。但是，应该谨慎使用，并根据具体情况选择合适的错误处理方式。

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