目录

前言

异常的概念

异常的抛出与捕获

捕获过程

重新抛出

规范

异常体系

自定义

标准库

异常的优缺点

后记

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前言

        对于程序运行时发生的错误，比如内存错误、除0错误等类型，你会如何处理？是使用assert终止程序或是使用exit返回错误码等等，这些都是C语言阶段使用的处理错误的方法了。c++提出了一种处理错误的方式叫做异常，通过抛出和捕获异常来处理一个错误，涉及到的知识点不是很多，主要包括抛出与捕获原则、异常体系及优缺点，下面我们一一说明。

异常的概念

        异常（Exception）是程序在运行过程中发生异常情况时的一种处理机制，能够在异常发生时跳出当前的程序流程，转而执行异常处理代码，从而保证程序的稳定性和安全性。在C++中，异常通常由程序运行时检测到，比如空指针异常、除零异常、数组越界异常、文件读取异常等等。当程序检测到异常时，可使用try-catch语句来捕获并处理异常。语法如下：

try {// 可能会发生异常的代码块
}
catch (ExceptionType& e1) {// e1类型异常处理代码
}
catch (ExceptionType& e2) {// e2类型异常处理代码
}
catch (ExceptionType& e3) {// e3类型异常处理代码
}

        其中，try块中的代码可能会抛出异常，使用关键字throw抛出异常，然后catch块则会捕获并处理异常。ExceptionType代表抛出的异常类型，&e则是指向异常对象的引用。在catch块中，可以根据具体情况编写处理异常的代码，如输出错误信息、修复异常问题等。

异常的抛出与捕获

• 捕获过程

1.如果某一个栈帧中throw了一个异常，则看这个异常在此栈帧中有无在一个try块中，如果有，则在此try块下面查找类型匹配的catch语句再进入此atch块进行处理异常；

2.如果没有，则退出此栈帧回到上一个栈帧看这个异常有无在一个try块中；

3.如果直到main函数的栈帧中都没有在一个try块中，则程序会被中止，不过正常情况下知道会抛异常，我们会将此代码放入try块进行检查，而且会在最后加一个catch(...)捕获任意类型的异常，目的就是无论什么异常都捕获，不让程序中止；

4.过程中异常被某个catch块捕获并处理以后，会跳过其他catch块继续执行后面的语句。

注意：

        ①异常是通过抛出对象而引发的，该对象的类型决定了应该激活哪个catch的处理代码；

        ②选中的catch块是调用链中与该对象类型匹配且离抛出异常位置最近的那一个，其中调用链是抛异常所在栈帧回溯到try块所在栈帧的所经过的所有栈帧组合；

        ③catch(...)可以捕获任意类型的异常。

eg：

         main()中执行到func函数，进入func函数中执行Div函数，Div函数中设置如果除数是0就抛异常（抛一个字符串），在调用链（Div->func->main）中寻找类型匹配的catch块并处理异常，这里是打印抛出的字符串以提醒用户。

int Div(int x, int y)
{if (y == 0)throw "除0异常";return x / y;
}void func()
{int a = 1;int b = 0;int c = Div(a,b);
}int main()
{try{func();}catch (const char* errmsg){cout << errmsg << endl;}catch (...){cout << "error unknown" << endl;}return 0;
}

 运行：

• 重新抛出

        如果说一个异常在一个catch块中处理的不充分，需要到调用链的下一个栈帧中继续处理，或者当前栈帧还有任务没有完成就被跨过去了，该怎么办呢？语法支持重新抛出，当在一个catch块中处理了以后，可以重新抛出此异常到调用链的下一个try块寻找匹配的catch块继续处理。比如说，在上面的例子中，func函数的开始去new了一块资源，在函数最后需要释放，但中间调用了Div函数导致抛出异常直接到了main函数那里，导致new的资源无法释放造成内存泄漏，这时我们可以在func函数中放一个try块拦截一下将资源释放了，再重新抛出异常到main函数中继续处理，具体看如下代码块：

int Div(int x, int y)
{if (y == 0)throw "除0异常";return x / y;
}void func()
{int* arr = new int[5];cout << "new int[5]" << endl;try{int a = 1;int b = 0;int c = Div(a, b);}catch (...){delete[] arr;cout << "delete[]" << endl;throw;   //重新抛出}
}int main()
{try{func();}catch (const char* errmsg){cout << errmsg << endl;}catch (...){cout << "error unknown" << endl;}return 0;
}

运行：

• 规范

1.在一个函数名后面加上一个throw(类型)，括号中填入函数中可能抛出的所有异常类型，目的在于让函数使用者知道并在合适的地方捕获对应异常，若没有填入类型说明没有异常，若无throw()，说明此函数可能抛任何类型的异常。

eg：

void fun() throw(int,string,Date)   //这个函数可能会会抛出int\string\Date这三种类型的异常

2.关键字noexcept

        noexcept表示一个函数不会抛出任何异常。当使用noexcept关键字声明一个函数时，编译器会优化代码，因为它知道这个函数不会抛出异常。noexcept关键字有两种形式：noexcept和noexcept(expression)。noexcept表示函数不会抛出异常，noexcept(expression)表示函数在表达式为真时不会抛出异常。expression可以是任何表达式，包括函数调用和运算符。

注意：这两种规范只是c++编写人员希望或者说建议的一种规范异常的方法，用户可以选择遵守也可以选择不遵守，对于企业来说，都会一套自己的规范体系，具体还是要看每个企业的情况。

3.建议不要在构造函数、析构函数中抛出异常，否则可能导致对象不完整或没有完全初始化、可能导致资源泄漏等。

异常体系

• 自定义

        实际上企业都会自定义自己的异常体系进行规范的异常管理，因为一个项目中如果大家 随意抛异常，那么外层的调用者就没办法接收，所以会定义一套继承的规范体系，如此大家抛出的都是继承的派生类对象，外层的调用者只要捕获一个基类就可以了。比如：

eg：

class Exception
{
public:Exception(const string& msg, int id):_msg(msg), _id(id){}virtual const string what() const{return _msg;}int getid() const{return _id;}
protected:string _msg;int _id;
};class HttpServerException : public Exception
{
public:HttpServerException(const string& msg, int id, const string& type):Exception(msg, id), _type(type){}virtual const string what() const{string str = "HttpServerException";str += ":";str += _type;str += ":";str += _msg;return str;}
private:string _type;
};void SeedMgr(const string& msg)
{srand(time(0));if (rand() % 5 == 0){throw HttpServerException("网络错误", 100, "get");}else if (rand() % 6 == 0){throw HttpServerException("http权限不足", 101, "post");}cout << "发送成功" << endl;
}void HttpServer()
{//实现网络请求遇到错误重新发送（三次）string msg = "你在干什么";int n = 3;while (n--){try{SeedMgr(msg);break;}catch(const Exception& e){if (e.getid() == 100 && n > 0){continue;}else{throw e;}}catch (...){cout << "unknown error" << endl;}}
}int main()
{while (1){Sleep(1000);   //睡眠1秒try{HttpServer();}catch (const Exception& e){cout << e.what() << endl;}catch (...){cout << "unknown error" << endl;}}return 0;
}

 运行：

• 标准库

        C++ 提供了一系列标准的异常，定义在std中，它们是以父子类层次结构组织起来的，如下图所示。

        实际中我们可以去继承exception类实现自己的异常类，但是实际中很多公司像上面一 样自己定义一套异常继承体系，因为C++标准库设计的不够好用。

 说明：

异常的优缺点

优点:

        ①相比错误码的方式可以清晰准确的展示出错误的各种信息,这样可以帮助更好的定位程序的bug;

        ②能够将异常跳到最外层处理，不用层层跳；

        ③很多的的第三方库都包含异常，比如boost、gtest、gmock等；

        ④部分函数使用异常更好处理，比如 T& operator这样的函数，如果pos越界了只能使用异常或者终止程序处理。

缺点：

        ①运行时出错抛异常就会乱跳。这会 导致我们跟踪调试时以及分析程序时，比较困难；

        ②C++没有垃圾回收机制，资源需要自己管理。有了异常非常容易导致内存泄漏、死锁等异常安全问题。

        总之，异常是利大于弊的，大部分语言都是使用异常处理错误。

后记

        对于不同的企业，异常处理的规范都是不同的，但是都大差不差，具体都是定义一个基类，下级抛出的都是继承此基类的派生类对象，在catch块中捕获基类即可，细节还是要等大家到了企业中再具体去了解自己部门的一个规范，但是涉及到的相关关键字的知识点必须完全掌握，这些是基本能力，异常相关介绍并不难，知识点也不多，详细去看一下就能明白，拜拜。

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