[C++#33][异常] 错误码 | 抛出与捕获 | 异常安全 | 异常体系

在 C++ 中，异常处理是一种用于处理错误的机制，它允许我们设置程序在遇到问题时的响应行为。通过抛出和捕获异常，程序可以更为优雅地处理错误，从而提高代码的稳定性和可维护性。

异常体系

C++ 的异常体系主要由三个部分组成：抛出异常、捕获异常和异常安全。首先，我们定义一个异常类，通常是从 std::exception 派生的。这有助于统一处理异常。

#include <iostream>
#include <exception>

class MyException : public std::exception {
public:
    const char* what() const noexcept override {
        return "发生了自定义异常";
    }
};

在上面的代码中，我们定义了一个名为 MyException 的异常类，重写了 what 方法以返回详细的错误信息。

抛出异常

在 C++ 中，通过 throw 关键字来抛出异常。当我们检测到一个错误或者不正常的情况时，可以使用 throw 来抛出异常，例如：

void checkValue(int value) {
    if (value < 0) {
        throw MyException();  // 抛出异常
    }
    std::cout << "值是: " << value << std::endl;
}

在这个函数中，我们检查输入参数 value 是否小于 0，如果是，则抛出 MyException 异常。

捕获异常

为了处理抛出的异常，我们可以使用 try 和 catch 块。当出现异常时，程序会跳转到相应的 catch 块进行处理。

int main() {
    try {
        checkValue(-1);  // 调用会抛出异常的函数
    } catch (const MyException& e) {
        std::cerr << "捕获到异常: " << e.what() << std::endl;  // 处理异常
    }

    return 0;
}

在 main 函数中，我们调用 checkValue 函数并使用 try 语句块包裹。在捕获异常时候，我们打印出异常信息。这种方式使得程序可以在遇到错误时不中断地继续运行，从而提供了较高的健壮性。

异常安全

在设计 C++ 程序时，异常安全性是一个重要考虑因素。异常安全性通常可以分为三种级别：

1. 基本保证：如果出现异常，程序会保持在某种有效状态。
2. 强保证：即使在出现异常的情况下，操作的结果也不会发生任何改变。
3. 无异常保证：在某些操作的情况下，函数不会抛出异常。

为了实现异常安全，我们通常采取 RAII（资源获取即初始化）模式来管理资源。以下是一个带有异常安全保证的简单示例：

class Resource {
public:
    Resource() {
        // 资源分配
    }

    ~Resource() {
        // 资源释放
    }
};

void functionWithResource() {
    Resource res;  // RAII 确保资源的释放
    if (/* 一个可能抛出异常的操作 */) {
        throw std::runtime_error("错误发生");  // 可能抛出异常
    }

    // 正常流程
}

int main() {
    try {
        functionWithResource();
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cerr << "捕获到异常: " << e.what() << std::endl;
    }

    return 0;
}

在这个例子中，我们确保无论函数是否正常执行，Resource 对象都会被销毁，从而释放资源。这种方式降低了内存泄漏的风险，提高了程序的健壮性。

总结来说，C++ 的异常处理机制允许程序员以优雅的方式处理错误，通过抛出和捕获异常来增强程序的稳定性。通过合理设计异常类、使用 RAII 和明确的异常处理策略，开发者可以创建出更具健壮性的 C++ 应用程序。