C++异常处理方法

Posted 2023-03-02 Linux编程学堂

1 异常处理的任务

程序开发者总是希望自己所编写的程序都是正确无误的，而且运行结果也是完全正确的。但是这几乎是不可能的，智者千虑，必有一失，不怕一万，就怕万一。因此，程序开发者不仅要考虑程序没有错误的理想情况。更要考虑程序存在错误时的情况，应该能够尽快地发现错误，消除错误。

程序中常见的错误有两大类：语法错误和运行错误。在编译时，编译系统能发现程序中的语法错误，如关键字拼写错误，变量名未定义，语句末尾缺分号，括号不匹配等。编译系统会告知用户在第几行出错，是怎么样的错误。由于是在编译阶段发现的错误，因此，这类错误又称为“编译错误”。总的来说，这种错误是比较容易发现和校正的，因为，它们一般都是有规律的，在有了一定的编译经验以后，可以很快地发现出错的位置和原因并加以改正。

有的程序虽然能够通过编译，也能投入运行。但是，在运行过程中会出现异常，得不到正确的运行结果，甚至导致程序不正常终止，或出现死机现象。例如：程序在运行再过程中，使用了非法的内存地址，导致程序被系统结束。

人们希望程序不仅在正确的情况下能够正确运行，而且，程序出错的情况下，也能够作出相应的处理，而不致使程序莫名其妙地终止，甚至出现死机的现象。

在设计程序时，应当事先分析程序运行时可能出现的各种意外的情况。并且分别制定出相应的处理方法，这就是程序的异常处理的任务。

在运行没有异常处理的程序时，如果运行情况出现异常，由于程序本身不能处理，程序只能终止运行。如果在程序中设置了异常处理机制，则在运行情况出现异常时，由于程序本身已规定了处理的方法，于是程序的流程就转到异常处理代码段处理。用户可以指定进行任何的处理。

2 异常处理的方法

在一个小的程序中，可以用比较简单的方法处理异常，例如用if 语句判别除数是否为0，如果是0则输出一个出错信息。但是，在一个大的系统中，包含许多模块，每个模块又包含许多函数，函数之间又相互调用，比较复杂。如果在每一个函数中都设置处理异常的程序段，会使程序过于复杂和庞大，因此，C++采取的办法是：如果在执行一个函数过程中出现异常，可能不再本函数中处理，而是发出一个消息，传给它的上一级（即调用它的函数），它的上级捕捉到这个信息后进行处理。如果上一级的函数也不能处理，就再传给其上一级，由其上一级处理。如此逐级上送，如果到最高一级还无法处理，最后只好异常终止程序的执行。

C++处理异常的机制是由3个部分组成的，即检查（try），抛出（throw）和捕捉（catch）。把需要检查的语句放在 try 块中，throw 用来当出现异常时发出（形象地称为抛出，throw的意思是抛出）一个异常信息，而catch则用来捕捉异常信息，如果捕捉到了异常信息，就处理它们。

通过下面的例子，可以了解他们的使用方法。

程序运行结果如下：

可以看到，定义一个test类，类中有set[3]数组成员。那么，定义了add()函数来给数组添加成员。由于set[3]数组的容量有限，所以，在add()函数中给数组添加成员的时候，需要考虑数组的容量，如果数组已经满了，就不可以添加元素。

在上面的代码中，当add()插入元素失败的时候，我们只是返回该函数，并没有任何提示。那么，我们想着改进该机制，要求add()函数插入元素失败的时候，发出一个“警告信息”，那么，在代码中可以捕获这个警告信息。

C++提供了try-catch机制来处理异常。使用的方法如下：

(1) 通过throw 关键字抛出一个异常；

(2) 用try-catch包含的有异常的代码块，就可以捕获throw抛出的异常；

(3) 当try捕获到一个异常的时候，就结束try包含的代码块，直接跳转到catch中处理匹配的异常信息。

程序测试例子如下：

程序运行结果如下：

可以看到，在add()函数中，检测到set[]数组满的时候，不添加元素。此时，通过throw 关键字抛出一个异常信息，执行代码如下：

throw 666.999;

此时抛出一个异常，结束当前函数的执行，同时，抛出的异常信息是666.999数值。

然后，main()函数中，使用try-catch代码捕获异常。在try-catch中包含可能产生异常的函数。所以，把t.add()添加函数的操作，都包含在try-catch代码块中。

同时，catch可以捕获到异常，定义如下：

catch(double e)

cout << "捕获异常信息 e = " << e << endl;

此时，通过catch语句来捕获异常。那么，throw抛出666.999数值，这个数值是一个double类型。所以，我们定义double e变量，用来接收throw抛出的信息。

最终，抛出的666.999数值就设置给e变量。那么，输出变量e的值，就是throw抛出的异常信息。

那么，我们可以看的，通过tyr-catch语句，可以捕获throw抛出的异常信息。

注意，throw抛出怎么样的数据是由程序设计者自定，可以说任何类型的数据，包括自定义类型的数据，如类对象。