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c++进阶之----异常

news 来源：原创 2025/9/15 22:29:02

1. 异常处理的基本概念

异常处理是 C++ 中一种用于处理运行时错误的机制，允许程序在遇到错误时优雅地处理问题，而不是直接崩溃。异常处理的核心是通过 try、catch 和 throw 关键字来实现，它允许程序在遇到错误时优雅地处理问题，而不是直接崩溃。C++11 对异常处理机制进行了改进和扩展，使得异常的使用更加灵活和安全

异常处理的核心是通过 try、catch 和 throw 关键字来实现：

try 块：包含可能引发异常的代码。
catch 块：捕获并处理异常。
throw 表达式：抛出一个异常。

2. 代码示例

我们写下如下代码，来一起深入研究一下throw catch的特性

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
double Divide(int a, int b)
{try{// 当b == 0时抛出异常if (b == 0){string s("Divide by zero condition!");//int a = 0;//double d=0;throw s;//throw a;//throw d;}else{return ((double)a / (double)b);}}catch (int errid){cout <<"devide" << errid << endl;}
}void Func()
{int len, time;cin >> len >> time;try{cout << Divide(len, time) << endl;}catch (const char* errmsg){cout << errmsg << endl;}cout << __FUNCTION__ << ":" << __LINE__ << "行执行" << endl;
}int main()
{while (1){try{/*	int x = 0;cout << x << endl;*/Func();}catch (const string& errmsg){cout << errmsg << endl;// 记录项目}}return 0;

首先我们让代码先这样运行一下，1)先输入0 5 正常，在输入5 0，抛异常此时我们的异常信息是string,那么catch也要找与之匹配相同的才能捕捉到，2)同理屏蔽s的部分，打开a,观察现象，看异常是在哪里捕捉的，3）之后在同时打开s和a，在观察现象，不难发现异常只要抛出去程序就会停在那里，4）最后屏蔽s,a，打开d，输入5 0，观察现象

1)部分

2）部分

3）部分

4）部分

3. 查找匹配的处理代码

1）一般情况下抛出对象和catch是类型完全匹配的，如果有多个类型匹配的，就选择离他位置更近的那个。但是也有一些例外，允许从非常量向常量的类型转换，也就是权限缩小；允许数组转换成指向数组元素类型的指针，函数被转换成指向函数的指针；允许从派生类向基类类型的转换，这个点非常实用，实际中继承体系基本都是用这个方式设计的。

2）如果到main函数，异常仍旧没有被匹配就会终止程序，不是发生严重错误的情况下，我们是不期望程序终止的，所以一般main函数中最后都会使用catch(...)，它可以捕获任意类型的异常，但是是不知道异常错误是什么。

#include<thread>
// 一般大型项目程序才会使用异常，下面我们模拟设计一个服务的几个模块
// 每个模块的继承都是Exception的派生类，每个模块可以添加自己的数据
// 最后捕获时，我们捕获基类就可以
class Exception
{
public:Exception(const string& errmsg, int id):_errmsg(errmsg), _id(id){}virtual string what() const{return _errmsg;}int getid() const{return _id;}protected:string _errmsg;int _id;
};class SqlException : public Exception
{
public:SqlException(const string& errmsg, int id, const string& sql):Exception(errmsg, id), _sql(sql){}virtual string what() const{string str = "SqlException:";str += _errmsg;str += "->";str += _sql;return str;}
private:const string _sql;
};class CacheException : public Exception
{
public:CacheException(const string& errmsg, int id):Exception(errmsg, id){}virtual string what() const{string str = "CacheException:";str += _errmsg;return str;}
};class HttpException : public Exception
{
public:HttpException(const string& errmsg, int id, const string& type):Exception(errmsg, id), _type(type){}virtual string what() const{string str = "HttpException:";str += _type;str += ":";str += _errmsg;return str;}
private:const string _type;
};void SQLMgr()
{if (rand() % 7 == 0){throw SqlException("权限不足", 100, "select * from name = '张三'");}else{cout << "SQLMgr 调用成功" << endl;}
}void CacheMgr()
{if (rand() % 5 == 0){throw CacheException("权限不足", 100);}else if (rand() % 6 == 0){throw CacheException("数据不存在", 101);}else{cout << "CacheMgr 调用成功" << endl;}SQLMgr();
}void HttpServer()
{if (rand() % 3 == 0){throw HttpException("请求资源不存在", 100, "get");}else if (rand() % 4 == 0){throw HttpException("权限不足", 101, "post");}else{cout << "HttpServer调用成功" << endl;}CacheMgr();
}int main()
{srand(time(0));while (1){this_thread::sleep_for(chrono::seconds(1));try{HttpServer();}catch (const Exception& e) // 这里捕获基类，基类对象和派生类对象都可以被捕获{// 多态cout << e.what() << endl;// 记录异常日志}catch (...){cout << "未知异常" << endl;}}return 0;
}

4 异常重新抛出

有时catch到一个异常对象后，需要对错误进行分类，其中的某种异常错误需要进行特殊的处理，其他错误则重新抛出异常给外层调用链处理。捕获异常后需要重新抛出，直接 throw; 就可以把捕获的对象直接抛出。

可以类比为“传球”

#include<thread>//一般大型项目程序才会使用异常，下面我们模拟设计一个服务的几个模块//每个模块的继承都是Exception的派生类，每个模块可以添加自己的数据//最后捕获时，我们捕获基类就可以
class Exception
{
public:Exception(const string& errmsg, int id):_errmsg(errmsg), _id(id){}virtual string what() const{return _errmsg;}int getid() const{return _id;}protected:string _errmsg;int _id;
};class SqlException : public Exception
{
public:SqlException(const string& errmsg, int id, const string& sql):Exception(errmsg, id), _sql(sql){}virtual string what() const{string str = "SqlException:";str += _errmsg;str += "->";str += _sql;return str;}
private:const string _sql;
};class CacheException : public Exception
{
public:CacheException(const string& errmsg, int id):Exception(errmsg, id){}virtual string what() const{string str = "CacheException:";str += _errmsg;return str;}
};class HttpException : public Exception
{
public:HttpException(const string& errmsg, int id, const string& type):Exception(errmsg, id), _type(type){}virtual string what() const{string str = "HttpException:";str += _type;str += ":";str += _errmsg;return str;}
private:const string _type;
};void SQLMgr()
{if (rand() % 7 == 0){throw SqlException("权限不足", 100, "select * from name = '张三'");}else{cout << "SQLMgr 调用成功" << endl;}
}void CacheMgr()
{if (rand() % 5 == 0){throw CacheException("权限不足", 100);}else if (rand() % 6 == 0){throw CacheException("数据不存在", 101);}else{cout << "CacheMgr 调用成功" << endl;}SQLMgr();
}void HttpServer()
{if (rand() % 3 == 0){throw HttpException("请求资源不存在", 100, "get");}else if (rand() % 4 == 0){throw HttpException("权限不足", 101, "post");}else{cout << "HttpServer调用成功" << endl;}CacheMgr();
}// 下面程序模拟展示了聊天时发送消息，发送失败补货异常，但是可能在
// 电梯地下室等场景手机信号不好，则需要多次尝试，如果多次尝试都发
// 送不出去，则就需要捕获异常再重新抛出，其次如果不是网络差导致的
// 错误，捕获后也要重新抛出。void _SeedMsg(const string& s)
{if (rand() % 3 == 0){throw HttpException("网络不稳定，发送失败", 102, "put");}else if (rand() % 7 == 0){throw HttpException("你已经不是对象的好友，发送失败", 103, "put");}else{cout << "发送成功" << endl;}
}void SendMsg(const string& s)
{// 发送消息失败，则再重试3次for (size_t i = 0; i < 4; i++){try{_SeedMsg(s);break;}catch (const Exception& e){// 捕获异常，if中是102号错误，网络不稳定，则重新发送// 捕获异常，else中不是102号错误，则将异常重新抛出if (e.getid() == 102){// 重试三次以后否失败了，则说明网络太差了，重新抛出异常if (i == 3)throw;cout << "开始第" << i + 1 << "重试" << endl;}else{throw;}}}
}int main()
{srand(time(0));string str;while (cin >> str){try{SendMsg(str);}catch (const Exception& e){cout << e.what() << endl << endl;}		catch (...){cout << "Unkown Exception" << endl;}}return 0;
}

5 异常安全问题

异常抛出后，后面的代码就不再执行，前面申请了资源(内存、锁等)，后⾯进行释放，但是中间可

能会抛异常就会导致资源没有释放，这里由于异常就引发了资源泄漏，产生安全性的问题。中间我

们需要捕获异常，释放资源后面再重新抛出，当然后面智能指针章节讲的RAII方式解决这种问题是

更好的。

其次析构函数中，如果抛出异常也要谨慎处理，比如析构函数要释放10个资源，释放到第5个时抛

出异常，则也需要捕获处理，否则后面的5个资源就没释放，也资源泄漏了。

double Divide(int a, int b) { // 当b == 0时抛出异常 if (b == 0) { throw "Division by zero condition!"; }return (double)a / (double)b; 
}
void Func()
{// 这里可以看到如果发生除0错误抛出异常，另外下面的array没有得到释放。// 所以这里捕获异常后并不处理异常，异常还是交给外层处理，这里捕获了再// 重新抛出去。int* array = new int[10];try{int len, time;cin >> len >> time;cout << Divide(len, time) << endl;}catch (...)      //不管什么异常都可以接到，先把内存释放了，在把这个异常抛出去{cout << "delete []" << array << endl;delete[] array;throw;}cout << "delete []" << array << endl;delete[] array;
}
int main()
{int i = 0;cout << noexcept(Divide(1, 2)) << endl;cout << noexcept(Divide(1, 0)) << endl;cout << noexcept(++i) << endl;try{Func();}catch (const string& errmsg){cout << errmsg << endl;}catch (const exception& e){cout << e.what() << endl;}catch (...){cout << "Unkown Exception" << endl;}return 0;
}

6 异常规范

C++11中函数参数列表后面加 noexcept表示不会抛出异常，啥都不加表示可能会抛出异常。

编译器并不会在编译时检查noexcept，也就是说如果一个函数用noexcept修饰了，但是同时又包

含了throw语句或者调用的函数可能会抛出异常，编译器还是会顺利编译通过的(有些编译器可能会

报个警告)。但是一个声明了noexcept的函数抛出了异常，程序会调用 terminate 终止程序。

noexcept(expression)还可以作为一个运算符去检测一个表达式是否会抛出异常，可能会则返回

false，不会就返回true。

代码见上述例子中！