异常处理 - try-catch-finally 结构_c++ try catch finally-优快云博客

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引言

在编写程序时，错误和异常是不可避免的。C++ 提供了一种结构化的方式来处理这些异常情况，即 try-catch-finally 机制（尽管 C++ 标准中并没有 finally 关键字，但我们可以使用其他方式实现类似的功能）。通过这种方式，我们可以在程序运行时捕获并处理异常，从而提高程序的健壮性和可靠性。本文将详细介绍 C++ 中的异常处理机制，并通过实例帮助读者理解其使用方法。

1. 异常处理的基本概念

异常处理是一种在程序中处理错误的机制。当程序遇到无法继续正常执行的情况时，可以抛出一个异常，然后在适当的地方捕获并处理这个异常。C++ 的异常处理主要依赖于三个关键字：try、catch 和 throw。

1.1 `try` 块

try 块用于包含可能抛出异常的代码。如果在 try 块中发生了异常，则会立即跳转到与之匹配的 catch 块进行处理。

try {
    // 可能抛出异常的代码
}

1.2 `catch` 块

catch 块用于捕获并处理 try 块中抛出的异常。每个 catch 块可以指定要捕获的异常类型。如果没有匹配的 catch 块，程序将终止。

catch (ExceptionType& e) {
    // 处理异常的代码
}

1.3 `throw` 语句

throw 语句用于显式地抛出一个异常。抛出的异常可以是一个内置类型（如 int、char*）或自定义的异常类对象。

throw ExceptionType();

2. 使用 `try-catch` 捕获异常

2.1 简单示例

以下是一个简单的例子，展示了如何使用 try-catch 捕获并处理异常：

#include <iostream>
#include <stdexcept>

void divide(int a, int b) {
    if (b == 0) {
        throw std::invalid_argument("除数不能为零");
    }
    std::cout << "结果: " << a / b << std::endl;
}

int main() {
    try {
        divide(10, 2);  // 正常执行
        divide(10, 0);  // 抛出异常
    } catch (const std::invalid_argument& e) {
        std::cerr << "捕获到异常: " << e.what() << std::endl;
    }

    return 0;
}

2.2 多个 `catch` 块

可以有多个 catch 块来处理不同类型的异常：

#include <iostream>
#include <stdexcept>

void processFile(const char* filename) {
    // 模拟文件操作
    if (filename == nullptr) {
        throw std::invalid_argument("文件名不能为空");
    }
    if (std::string(filename) == "badfile") {
        throw std::runtime_error("无法打开文件");
    }
    std::cout << "文件处理成功" << std::endl;
}

int main() {
    try {
        processFile("goodfile");  // 正常执行
        processFile("badfile");   // 抛出 runtime_error
        processFile(nullptr);     // 抛出 invalid_argument
    } catch (const std::invalid_argument& e) {
        std::cerr << "捕获到无效参数异常: " << e.what() << std::endl;
    } catch (const std::runtime_error& e) {
        std::cerr << "捕获到运行时异常: " << e.what() << std::endl;
    } catch (...) {
        std::cerr << "捕获到未知异常" << std::endl;
    }

    return 0;
}

2.3 捕获所有异常

使用 catch (...) 可以捕获所有未被前面 catch 块捕获的异常：

try {
    // 可能抛出任何类型的异常
} catch (...) {
    std::cerr << "捕获到未知异常" << std::endl;
}

3. 实现 `finally` 类似功能

虽然 C++ 标准中没有 finally 关键字，但我们可以通过其他方式实现类似的功能。一种常见的做法是使用 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）技术，即通过构造函数和析构函数来管理资源。

3.1 使用 RAII 管理资源

RAII 是 C++ 中一种重要的编程模式，它确保资源在作用域结束时自动释放。例如，使用智能指针可以避免内存泄漏：

#include <iostream>
#include <memory>

class Resource {
public:
    Resource() { std::cout << "资源已分配" << std::endl; }
    ~Resource() { std::cout << "资源已释放" << std::endl; }
};

void useResource() {
    std::unique_ptr<Resource> resource(new Resource());
    // 在这里使用资源
}

int main() {
    try {
        useResource();
        // 其他代码
    } catch (...) {
        std::cerr << "捕获到异常" << std::endl;
    }
    // 资源在作用域结束时自动释放
    return 0;
}

3.2 使用 `scope_exit` 库

另一种实现 finally 功能的方法是使用第三方库，如 scope_exit，它可以在作用域结束时执行特定的代码块：

#include <iostream>
#include <scope_exit.hpp>

void doSomething() {
    std::cout << "执行某些操作" << std::endl;
    SCOPE_EXIT {
        std::cout << "无论是否发生异常，都会执行此代码" << std::endl;
    };
}

int main() {
    try {
        doSomething();
    } catch (...) {
        std::cerr << "捕获到异常" << std::endl;
    }
    return 0;
}