C++ --- C++异常处理（try catch throw）

Posted 2021-08-19 Overboom

1. 异常的概念

程序运行时常会碰到一些异常情况，例如：

• 做除法的时候除数为 0；
• 用户输入年龄时输入了一个负数；
• 用 new 运算符动态分配空间时，空间不够导致无法分配；
• 访问数组元素时，下标越界；
• 打开文件读取时，文件不存在。

这些异常情况，如果不能发现并加以处理，很可能会导致程序崩溃。

所谓“处理”，可以是给出错误提示信息，然后让程序沿一条不会出错的路径继续执行；也可能是不得不结束程序，但在结束前做一些必要的工作，如将内存中的数据写入文件、关闭打开的文件、释放动态分配的内存空间等。

一发现异常情况就立即处理未必妥当，因为在一个函数执行过程中发生的异常，在有的情况下由该函数的调用者决定如何处理更加合适。尤其像库函数这类提供给程序员调用，用以完成与具体应用无关的通用功能的函数，执行过程中贸然对异常进行处理，未必符合调用它的程序的需要。

此外，将异常分散在各处进行处理不利于代码的维护，尤其是对于在不同地方发生的同一种异常，都要编写相同的处理代码也是一种不必要的重复和冗余。如果能在发生各种异常时让程序都执行到同一个地方，这个地方能够对异常进行集中处理，则程序就会更容易编写、维护。

鉴于上述原因，C++引入了异常处理机制。其基本思想是：函数 A 在执行过程中发现异常时可以不加处理，而只是“拋出一个异常”给 A 的调用者，假定为函数 B。拋出异常而不加处理会导致函数 A 立即中止，在这种情况下，函数 B 可以选择捕获 A 拋出的异常进行处理，也可以选择置之不理。如果置之不理，这个异常就会被拋给 B 的调用者，以此类推。如果一层层的函数都不处理异常，异常最终会被拋给最外层的 main 函数。main 函数应该处理异常。如果main函数也不处理异常，那么程序就会立即异常地中止。

2. 异常处理基本语法

异常提供了一种转移程序控制权的方式。C++ 异常处理涉及到三个关键字：try、catch、throw。

• throw: 当问题出现时，程序会抛出一个异常。这是通过使用 throw 关键字来完成的。
• catch: 在您想要处理问题的地方，通过异常处理程序捕获异常。catch 关键字用于捕获异常。
• try: try 块中的代码标识将被激活的特定异常。它后面通常跟着一个或多个 catch 块。

hrow 语句的语法如下：

 throw  表达式;

如果有一个块抛出一个异常，捕获异常的方法会使用 try 和 catch 关键字。try 块中放置可能抛出异常的代码，try 块中的代码被称为保护代码。使用 try/catch 语句的语法如下所示：

try
{
   // 保护代码
}catch( ExceptionName e1 )
{
   // catch 块
}catch( ExceptionName e2 )
{
   // catch 块
}catch( ExceptionName eN )
{
   // catch 块
}

try...catch 语句的执行过程是：

• 执行 try 块中的语句，如果执行的过程中没有异常拋出，那么执行完后就执行最后一个 catch 块后面的语句，所有 catch 块中的语句都不会被执行；
• 如果 try 块执行的过程中拋出了异常，那么拋出异常后立即跳转到第一个“异常类型”和拋出的异常类型匹配的 catch 块中执行（称作异常被该 catch 块“捕获”），执行完后再跳转到最后一个 catch 块后面继续执行。

2.1 code示例

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    double m ,n;
    cin >> m >> n;
    try {
        cout << "before dividing." << endl;
        if( n == 0)
            throw -1; //抛出int类型异常
        else
            cout << m / n << endl;
        cout << "after dividing." << endl;
    }
    catch(double d) {
        cout << "catch(double) " << d <<  endl;
    }
    catch(int e) {
        cout << "catch(int) " << e << endl;
    }
    cout << "finished" << endl;
    return 0;
}

运行结果如下：

说明当 n 不为 0 时，try 块中不会拋出异常。因此程序在 try 块正常执行完后，越过所有的 catch 块继续执行，catch 块一个也不会执行。

再输入不同的数字看下运行结果：

当 n 为 0 时，try 块中会拋出一个整型异常。拋出异常后，try 块立即停止执行。该整型异常会被类型匹配的第一个 catch 块捕获，即进入catch(int e)块执行，该 catch 块执行完毕后，程序继续往后执行，直到正常结束。

Note：如果这里将catch(int e)，改为catch(char e)，当输入的 n 为 0 时，拋出的整型异常就没有 catch 块能捕获，这个异常也就得不到处理，那么程序就会立即中止，try...catch 后面的内容都不会被执行。

3. 能够捕获任何异常的 catch 语句

如果希望不论拋出哪种类型的异常都能捕获，可以编写如下 catch 块：

catch(...) {
    //catch块
}

这样的 catch 块能够捕获任何还没有被捕获的异常。例如下面的程序：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    double m, n;
    cin >> m >> n;
    try {
        cout << "before dividing." << endl;
        if (n == 0)
            throw - 1;  //抛出整型异常
        else if (m == 0)
            throw - 1.0;  //拋出 double 型异常
        else
            cout << m / n << endl;
        cout << "after dividing." << endl;
    }
    catch (double d) {
        cout << "catch (double)" << d << endl;
    }
    catch (...) {
        cout << "catch (...)" << endl;
    }
    cout << "finished" << endl;
    return 0;
}

程序的运行结果如下：

程序的运行结果也可能如下：

当 m 为 0 时，拋出一个 double 类型的异常。虽然catch (double)和catch(...)都能匹配该异常，但是catch(double)是第一个能匹配的 catch 块，因此会执行它，而不会执行catch(...)块。

由于catch(...)能匹配任何类型的异常，它后面的 catch 块实际上就不起作用，因此不要将它写在其他 catch 块前面。

4. 函数的异常申明列表

为了增强程序的可读性和可维护性，使程序员在使用一个函数时就能看出这个函数可能会拋出哪些异常，C++ 允许在函数声明和定义时，加上它所能拋出的异常的列表，具体写法如下：

void func() throw (int, double, A, B, C);

或

void func() throw (int, double, A, B, C){...}

上面的写法表明 func 可能拋出 int 型、double 型以及 A、B、C 三种类型的异常。异常声明列表可以在函数声明时写，也可以在函数定义时写。如果两处都写，则两处应一致。

如果异常声明列表如下编写：

void func() throw ();

则说明 func 函数不会拋出任何异常。

一个函数如果不交待能拋出哪些类型的异常，就可以拋出任何类型的异常。