侯捷 C++ 课程学习笔记：C++ 异常处理机制的实践探索

yzz19900508

于 2025-03-18 23:46:25 发布

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文章标签： java jvm 面试

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在学习侯捷老师的 C++ 课程之前，我对 C++ 的异常处理机制仅有模糊的认知，在实际编程中也未能充分利用这一重要特性。随着课程的深入学习，我逐渐认识到异常处理机制在构建健壮、可靠的 C++ 程序中扮演着不可或缺的角色。

异常处理基础回顾

C++ 的异常处理机制主要通过try、catch和throw关键字来实现。try块用于包含可能抛出异常的代码，一旦异常在try块中被抛出，程序会立即跳转到对应的catch块进行处理。例如，在一个简单的除法运算中，如果除数为 0，可能会抛出异常：

#include <iostream>

double divide(double a, double b) {

if (b == 0) {

throw std::runtime_error("Division by zero");

}

return a / b;

}

int main() {

try {

double result = divide(10.0, 0.0);

std::cout << "Result: " << result << std::endl;

} catch (const std::runtime_error& e) {

std::cerr << "Error: " << e.what() << std::endl;

}

return 0;

}

在这个例子中，divide函数在检测到除数为 0 时，抛出一个std::runtime_error类型的异常。main函数中的try块捕获这个异常，并在catch块中输出错误信息。这种方式使得程序在面对异常情况时，能够有序地进行错误处理，而不是直接崩溃。

侯捷课程中的关键知识点

异常类型与层次结构

侯捷老师在课程中详细讲解了 C++ 标准库定义的异常类型及其层次结构。所有标准异常类型都继承自std::exception基类。例如，std::runtime_error用于表示运行时错误，std::logic_error用于表示逻辑错误。了解这些异常类型的层次结构，有助于我们根据具体的错误情况选择合适的异常类型进行抛出和捕获。例如，如果在程序中出现无效的参数传递，更适合抛出std::invalid_argument，它是std::logic_error的派生类：

void printLength(const std::string& str) {

if (str.empty()) {

throw std::invalid_argument("String cannot be empty");

}

std::cout << "Length of string: " << str.length() << std::endl;

}

异常安全保证

课程强调了异常安全的重要性。异常安全保证分为三个级别：基本保证、强保证和不抛出保证。基本保证要求在异常发生时，程序的状态不会损坏，所有资源都能正确释放。强保证则更进一步，要求在异常发生时，程序的状态保持不变，就像异常没有发生过一样。不抛出保证意味着函数不会抛出任何异常。例如，在实现一个动态数组类时，为了满足强异常安全保证，在插入元素时，如果内存分配失败，需要确保原有的数组状态不变：

class DynamicArray {

private:

int* data;

size_t size;

size_t capacity;

public:

DynamicArray() : size(0), capacity(10) {

data = new int[capacity];

}

void insert(int value) {

if (size == capacity) {

int* newData = new int[capacity * 2];

try {

for (size_t i = 0; i < size; ++i) {

newData[i] = data[i];

}

} catch (...) {

delete[] newData;

throw;

}

delete[] data;

data = newData;

capacity *= 2;

}

data[size++] = value;

}

~DynamicArray() {

delete[] data;

}

};

在这个insert函数中，通过临时分配新数组并在成功复制元素后才释放原数组，确保了在内存分配失败等异常情况下，原数组的状态不受影响，满足强异常安全保证。

C++ 异常处理机制的优势

增强程序的健壮性

通过合理使用异常处理机制，程序能够更好地应对各种意外情况，避免因错误导致的程序崩溃。例如，在文件操作中，如果文件打开失败，通过抛出异常并在合适的地方捕获处理，可以让程序继续执行其他任务，而不是终止运行。

#include <iostream>

#include <fstream>

void readFile(const std::string& filename) {

std::ifstream file(filename);

if (!file.is_open()) {

throw std::runtime_error("Failed to open file: " + filename);

}

// 进行文件读取操作

file.close();

}

提高代码的可读性和可维护性

异常处理机制使错误处理代码与正常业务逻辑分离，让代码结构更加清晰。在阅读代码时，能够很容易区分正常流程和异常处理流程。同时，当需要修改或扩展错误处理逻辑时，也更加方便，只需要在相应的catch块中进行修改，而不会影响正常的业务代码。

实际应用场景

数据库操作

在与数据库交互的程序中，异常处理至关重要。例如，在执行 SQL 查询时，可能会遇到数据库连接失败、语法错误等问题。通过异常处理，可以及时捕获这些错误并进行相应的处理。假设我们使用一个简单的数据库连接库：

#include <iostream>

#include "Database.h" // 假设的数据库连接库头文件

void executeQuery(const std::string& query) {

try {

Database db("localhost", "user", "password");

db.connect();

db.execute(query);

// 处理查询结果

db.disconnect();

} catch (const DatabaseException& e) {

std::cerr << "Database error: " << e.what() << std::endl;

}

这里，DatabaseException是数据库连接库定义的异常类型，用于捕获数据库操作过程中的各种错误。

网络通信

在网络编程中，异常处理同样不可或缺。例如，在建立网络连接时，如果目标主机不可达或者端口被占用，可能会抛出异常。通过捕获这些异常，程序可以向用户反馈错误信息，并尝试其他解决方案，如重新连接或提示用户检查网络设置。

#include <iostream>

#include <asio.hpp> // 网络库asio

void connectToServer() {

try {

asio::io_context io;

asio::ip::tcp::socket socket(io);

asio::ip::tcp::endpoint endpoint(asio::ip::make_address("192.168.1.100"), 8080);

socket.connect(endpoint);

// 进行网络通信操作

socket.close();

} catch (const asio::system_error& e) {

std::cerr << "Network error: " << e.what() << std::endl;

}

通过学习侯捷老师的课程，我对 C++ 异常处理机制有了更深入的理解和掌握。在今后的编程实践中，我将充分运用异常处理机制，编写更加健壮、可靠且易于维护的 C++ 程序。