C++ 中的异常处理要点

  • catch 异常时,C++不会通过相关“转换构造函数”来强行匹配,但可用父类匹配子类
  • 在catch中尽量使用引用,以免出现“切割”及不必要的拷贝
  • catch(...) 可以捕获一切,{throw;}可以将异常再次抛出
  • 没有catch可用时,或异常由析构函数抛出时,系统调用terminate(), 进而调用abort()终止程序。可通过set_terminate()替换terminate函数
  • 要确保构造函数不会抛出异常,否则析构函数不会调用,资源也就得不到释放
  • 了解auto_prt, smart_ptr的使用
  • “异常规格说明”可使函数调用者更直观地知道应当处理的异常。
    • void f() throw (Exception1, Exception2){}
    • 也可确保无异常:void f() throw(){};
    • 模板类并不使用此说明,因为实例类的行为尚未可知
    • 当函数抛出了不在列表中的异常时,默认调用unexpected() 函数,可使用set_unexpected设置行为
  • 继承来的方法不要在“异常规格说明”中新增新的异常类型(但可以使用已有异常的子类,总之保证兼容针对父类异常规格写的异常处理代码),要确保“is-a”原则的落实。
  • 异常会增加开销,请只在异常情况下使用
  • 尽量使用系统提供的异常类,或继承之
    • subclasses of logic_error
      • domain_error, invalid_argument, length_error, out_of_range, bad_cast, bad_typeid
    • subclasses of runtime_error
      • range_error, overflow_error, bad_alloc
<think>嗯,用户现在想了解C++中的异常处理机制和使用方法。之前他们问过关于std::string长度的问题,我的回答里引用了三篇关于C++异常处理的文章,现在用户可能希望深入理解这部分内容。需要结合之前的引用,但用户也提到之前的引用仅供参考,要更多参考上一次的问题和回答。 首先,我需要回忆C++异常处理的基础知识,包括try、throw、catch的机制。然后,结合引用中的信息,比如在vector的push或new操作时不做异常处理会导致程序终止,这说明了异常处理的重要性。另外,引用里提到了标准库异常的使用,以及构造和析构中的处理,这些都需要涵盖到。 用户的问题可能包括基本语法、异常传播、标准异常类型、资源管理(比如RAII)、性能考量等。需要分步骤讲解,结构清晰。同时,用户可能有隐藏需求,比如实际应用中的最佳实践,或者如何处理多态异常,如何自定义异常类等。 要注意用户之前的问题是关于字符串长度,但当前问题转向异常处理,所以可能需要提供足够的示例代码和实际场景,帮助用户理解。还要注意之前回答中的引用标记,现在需要正确引用提供的参考内容,比如引用[1]中的异常处理机制,引用[2]中的内存不足情况,引用[3]中的信号处理可能相关但需要确认是否与异常处理直接相关。 此外,用户可能混淆了异常处理和信号处理(如Ctrl+C),需要明确区分。在C++中,异常处理是语言级别的机制,而信号处理是操作系统层面的,所以在回答时需要指出两者的不同,避免用户混淆。 最后,生成相关问题,引导用户进一步学习,比如异常安全、自定义异常、性能影响等。确保回答符合中文要求,使用正确的LaTeX格式,如关键字用$try$,独立公式用$$包围,代码块用正确语法高亮。</think>### C++ 异常处理机制与使用方法详解 C++ 异常处理是**程序错误管理**的核心机制,通过分离正常逻辑与错误处理代码提升代码可维护性[^1]。以下是关键要点与具体实现方法: --- #### 一、异常处理核心机制 1. **基本结构**(`try`/`throw`/`catch`) ```cpp try { if (error_condition) { throw ExceptionType("Error message"); // 抛出异常 } } catch (const ExceptionType& e) { // 捕获特定类型异常 std::cerr << "Error: " << e.what() << '\n'; } catch (...) { // 捕获所有未处理异常 std::cerr << "Unknown error\n"; } ``` - **`try`**:标记可能抛出异常的代码块。 - **`throw`**:主动触发异常,可传递任意类型(推荐使用标准异常类)。 - **`catch`**:按类型匹配异常,支持多级捕获。 2. **异常传播特性** - 异常沿调用栈**向上传递**,直到找到匹配的 `catch` 块[^1]。 - 若未捕获异常,程序调用 `std::terminate()` 终止[^2]。 --- #### 二、标准异常类与用法 C++ 标准库提供 `std::exception` 基类及派生异常类型(需包含 `<stdexcept>`): ```cpp try { std::vector<int> vec; vec.reserve(1000000000); // 可能抛出 std::bad_alloc } catch (const std::bad_alloc& e) { std::cerr << "内存不足: " << e.what() << '\n'; // 标准异常信息[^2] } ``` | 常用异常类型 | 适用场景 | |----------------------|---------------------------| | `std::logic_error` | 程序逻辑错误(如无效参数) | | `std::runtime_error` | 运行时环境错误(如IO失败) | | `std::bad_alloc` | 内存分配失败 | --- #### 三、异常安全与资源管理(RAII) 通过**资源获取即初始化(RAII)** 确保异常发生时资源正确释放: ```cpp class FileHandler { public: FileHandler(const std::string& path) : file(fopen(path.c_str(), "r")) { if (!file) throw std::runtime_error("无法打开文件"); } ~FileHandler() { if (file) fclose(file); } // 析构函数自动释放资源 private: FILE* file; }; // 使用示例 try { FileHandler fh("data.txt"); } catch (const std::exception& e) { // 即使异常发生,fh的析构函数仍会关闭文件 } ``` --- #### 四、高级应用与注意事项 1. **自定义异常类** ```cpp class NetworkError : public std::runtime_error { public: NetworkError(const std::string& msg, int code) : std::runtime_error(msg), error_code(code) {} int get_code() const { return error_code; } private: int error_code; }; // 抛出示例 throw NetworkError("连接超时", 408); ``` 2. **异常与构造函数** - 构造函数失败时应抛出异常,避免返回半初始化对象[^1]。 - 析构函数默认标记为 `noexcept`,在其中抛出异常会导致程序终止[^1]。 3. **性能考量** - 异常处理**不增加正常路径的开销**,仅在抛出时消耗资源[^1]。 - 频繁抛出异常可能影响性能,需权衡使用场景。 --- #### 五、与信号处理的区别 - **异常处理**:语言级机制,处理逻辑错误(如 `throw`)。 - **信号处理**:系统级事件(如 `SIGSEGV`、`Ctrl+C`),需通过 `signal()` 处理[^3]。 ```cpp #include <csignal> void handle_signal(int sig) { std::cout << "收到信号: " << sig << '\n'; exit(1); } int main() { signal(SIGINT, handle_signal); // 处理 Ctrl+C while (true); } ``` --- ### 常见问题解答 **Q1: 如何避免异常导致的内存泄漏?** A: 使用 RAII 模式管理资源(如智能指针、容器类),确保异常发生时自动释放。 **Q2: `noexcept` 关键字的作用?** A: 声明函数不会抛出异常,帮助编译器优化代码。若声明后仍抛出异常,程序终止[^1]。 --- ### 典型错误案例 ```cpp // 错误:未捕获 new 可能抛出的 std::bad_alloc int* arr = new int[10000000000]; // 内存不足时程序崩溃[^2] // 正确做法 try { int* arr = new int[10000000000]; } catch (const std::bad_alloc& e) { // 处理内存不足 } ``` ---
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