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jinchanchan 发表于 2025-5-30 11:31:48

C++ :try 语句块和异常处理

C++ 异常处理机制：try、catch 和 throw
异常处理是 C++ 中处理运行时错误的机制，通过分离正常逻辑与错误处理提升代码可读性和健壮性。

1. 基本结构
异常处理由三个关键字组成：

try：包裹可能抛出异常的代码块。
catch：捕获并处理特定类型的异常。
throw：主动抛出异常对象。
try {

// 可能抛出异常的代码

if (error_condition) {

 throw exception_object; // 抛出异常

}

} catch (ExceptionType1 &e) {

// 处理 ExceptionType1 类型异常

} catch (ExceptionType2 &e) {

// 处理 ExceptionType2 类型异常

} catch (...) {

// 捕获所有未处理的异常（不推荐滥用）

}
2. 异常处理流程
注意：catch(...)捕获所有异常，但无法获取异常信息，通常用于最后兜底。

抛出异常：当throw执行时，程序立即终止当前代码块，开始查找匹配的catch块。
栈展开（Stack Unwinding）：
从抛出点开始，逐层退出函数调用栈，直到找到匹配的catch块。
退出时，当前作用域的局部对象会被析构（依赖RAII机制）。
匹配catch块：
catch块按声明顺序匹配异常类型。
若未找到匹配的catch块，调用std::terminate()终止程序。

3. 标准异常类
C++ 标准库定义了一组异常类（需包含 <stdexcept>）：

示例：使用标准异常

#include <stdexcept>#include <vector> void checkIndex(const std::vector<int>& vec, int index) { if (index < 0 || index >= vec.size()) { throw std::out_of_range("索引越界"); }}
4. 自定义异常类
通过继承 std::exception 定义特定错误类型：

#include <exception>#include <string> class MyException : public std::exception {public: MyException(const std::string& msg) : msg_(msg) {} const char* what() const noexcept override { return msg_.c_str(); }private: std::string msg_;}; // 使用自定义异常throw MyException("自定义错误消息");
noexcept 关键字声明函数不抛出异常：void safe_function() noexcept { // 保证不会抛出异常}
移动构造函数/析构函数：建议标记为 noexcept，避免容器操作（如 std::vector 扩容）时回退到低效拷贝。
noexcept 运算符：检查表达式是否可能抛出异常。
bool is_noexcept = noexcept(safe_function()); // true
5. 捕获异常的最佳实践
按派生类到基类顺序捕获：确保更具体的异常优先处理。
通过引用捕获：避免对象切片（尤其对多态异常类）。
处理已知异常：避免滥用 catch (...)。
优先使用标准异常类：如std::runtime_error，而非基本类型。
按顺序捕获异常：先捕获派生类，再捕获基类。
避免空catch块：至少记录错误信息。
资源管理用RAII：如std::unique_ptr、std::lock_guard。
限制异常使用：仅处理严重错误，避免性能损耗。
#include <iostream>#include <fstream>#include <stdexcept> class FileReader {public: FileReader(const std::string& filename) : file_(filename) { if (!file_.is_open()) { throw std::runtime_error("无法打开文件: " + filename); } } // 使用RAII自动关闭文件 ~FileReader() noexcept = default; void read() { // 读取文件内容（可能抛出异常） } private: std::ifstream file_;}; int main() { try { FileReader reader("nonexistent.txt"); reader.read(); } catch (const std::runtime_error& e) { std::cerr << "错误: " << e.what() << std::endl; } catch (...) { std::cerr << "未知错误" << std::endl; } return 0;}
6. 重新抛出异常
在 catch 块中可重新抛出当前异常（保留原始异常信息）：

catch (const std::exception &e) { std::cerr << "记录错误: " << e.what() << std::endl; throw; // 重新抛出异常，供上层处理}
7. 异常安全（Exception Safety）
确保代码在异常发生时仍保持数据一致性，分三个等级：

实现强保证的示例：

void updateData() { auto backup = data_; // 备份原始数据 try { modifyData(); // 可能抛出异常的操作 } catch (...) { data_ = backup; // 失败时恢复备份 throw; }}
8. 异常处理与资源管理（RAII）
通过资源获取即初始化（RAII）自动释放资源（如内存、文件句柄），避免异常导致泄漏：

#include <memory>#include <fstream> void processFile(const std::string& filename) { std::ofstream file(filename); // 文件自动管理 if (!file) { throw std::runtime_error("无法打开文件"); } // 使用 file 对象，即使抛出异常也会自动关闭文件}
9. 综合示例
#include <iostream>#include <stdexcept> class NetworkError : public std::runtime_error {public: NetworkError() : std::runtime_error("网络连接失败") {}}; void connectToServer() { bool connectionFailed = true; if (connectionFailed) { throw NetworkError(); }} int main() { try { connectToServer(); } catch (const NetworkError &e) { std::cerr << "错误: " << e.what() << std::endl; // 尝试重连或终止程序 } catch (const std::exception &e) { std::cerr << "其他错误: " << e.what() << std::endl; } return 0;}
10. 注意事项
析构函数中的异常：析构函数默认应为 noexcept，若抛出异常可能导致程序终止。
性能开销：异常处理比返回错误码略慢，但现代编译器优化后差异较小。
适用场景：适合处理不可恢复的错误（如文件缺失、内存不足）。

11. 总结

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