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异常处理 || 抛出 || 捕获 || noexcept || 异常类

news 2025/11/22 23:24:07

处理大型程序的3大特性：

异常处理：协同处理错误
命名空间：协同开发
多重继承：复杂建模

异常处理

异常处理机制：允许在运行时对出现的问题相应处理，它将检测和处理分离开，无需知道处理的具体细节
throw表达式，抛出 || 引发异常：创建异常对象
try块{ throw表达式}：接受抛出异常的部分
异常对象传递给异常声明参数，并匹配成功后，执行这个catch块
catch子句块（异常声明形参列表）{ 函数体 }：捕获异常：捕获try中的throw表达式，函数体：处理异常
catch一个或多个……

抛出异常

throw表达式：必须拥有完全类型，如果是类类型，必须含有public的折构和拷贝构造或移动构造（这样才能被销毁和初始化异常对象）

#include <iostream>
#include <stdexcept>void func3() {std::cout << "Entering func3\n";throw std::runtime_error("Error in func3"); // 抛出异常std::cout << "This line in func3 will not be executed\n";//不会被执行
}void func2() {std::cout << "Entering func2\n";func3(); // 调用 func3std::cout << "This line in func2 will not be executed\n";//不会被执行
}void func1() {std::cout << "Entering func1\n";func2(); // 调用 func2std::cout << "This line in func1 will not be executed\n";//不会被执行
}int main() {try {func1(); // 调用 func1} catch (const std::exception& e) {std::cout << "Caught exception: " << e.what() << std::endl;}return 0;
}//输出
Entering func1
Entering func2
Entering func3
Caught exception: Error in func3

调用链函数可能会提早结束，因为throw后的语句块不会执行
栈展开过程中，一层一层往上返回，在每一层函数返回时，所有局部对象的析构函数都会被调用，从而销毁这些对象。

栈展开

栈展开：在跳转到 catch 块之前，会沿着嵌套函数的调用链不断查找，逐层退出当前函数的调用栈，直到找到一个合适的catch块来处理该异常
调用链：在整个嵌套过程中形成的调用链），并创建一系列的对象，比如从main开始调用func1，func1又调用func2
一下是具体过程：
当throw位于try语句块内，并当执行throw引发异常后，暂停当前函数的执行（类似于return），跟在throw后面的代码将不会被执行，
而是会寻找匹配与try关联的catch模块，如果找到了第一个匹配到的catch，就执行这个catch块，当执行完毕，找到try关联的最后一个catch的语句块结束，从这里开始执行
如果这一步没有找到，并且try嵌套在其他try语句块内，从外层try继续寻找
如果还是没有，退出当前函数，在调用函数的外层函数继续寻找
如果最终没有找到匹配，调用标准库函数terminate终止程序，因为异常通常被认为妨碍程序执行的事件
//
自动销毁：
在栈展开过程中，会逐层执行代码块，其中创建的局部对象：局部内置类型，局部类对象（折构函数），都会被正确销毁，并且有可能发生在构造函数中，数组，容器的初始化中，初始化的这部分元素，也都会被正确销毁
//
资源释放管理：
在栈展开过程中，
对于普通函数来讲，如果函数体内抛出异常，函数中throw之后的语句不会执行，很有可能释放资源的部分未被执行
如果用类管理资源，即使发生了异常，折构函数总是会被执行，这样就可以保证资源都被正确释放
但要注意，折构函数不要抛出自己不能处理了的异常，因为一旦自身没能捕获异常，那么程序将终止

捕获异常

异常对象：
使用throw表达式对异常对象拷贝初始化，当异常处理完毕，将被销毁
表达式的静态类型，决定异常对象的类型
//
catch参数：必须拥有完全类型，仅可以为左值引用
异常对象会初始化异常声明的参数
异常声明的参数与引用：
非引用类型会发生拷贝，且在继承关系中，用派生类初始化基类类型，则派生类中特有的数据和行为将会丢失。
而如果为引用类型，则不会被拷贝，也不会丢失。
//
匹配规则：
从异常对象转为catch参数，支持的有限的转换，否则必须精准匹配：
1. 非常量转为常量
2. 派生类转为基类
3. 数组或函数转为指向数组或函数的指针
//
重新抛出异常
throw后面不包含任何表达式，且位于catch块内，
表明结束当前的try块，沿着调用链上一层（外层），继续处理异常，比较像break
//
捕获所有异常
catch( ...)，通常和throw重新抛出异常，以及多个子catch块一起使用，

noexcept

指特定函数不会发生异常
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异常类层次

exception头文件定义了通用异常类，是所有异常类的基类，仅报告异常发生，不提供其他行为，
std::bad_alloc表示内存分配失败，std::bad_cast表示动态类型转换失败，std::bad_typeid表示对空指针类型的 typeid 操作
stdexcept定义常用的异常类：std::runtime_error，std::logic_error
std::runtime_error:
- 表示在运行时检测到的问题。
- 常见派生类：
  - std::overflow_error: 表示算术运算的溢出。
  - std::underflow_error: 表示算术运算的下溢。
  - std::range_error: 表示范围错误。
  - std::logic_error: 表示逻辑错误。
  - std::domain_error: 表示数学函数的域错误。
  - std::invalid_argument: 表示无效的函数参数。
std::logic_error:
- 表示程序逻辑错误，通常在编译时就可以检测到。
- 常见派生类：
  - std::invalid_argument: 表示传递给函数的无效参数。
  - std::domain_error: 表示参数超出允许的数学函数域。
  - std::length_error: 表示尝试创建过长的对象。
  - std::out_of_range: 表示使用超出范围的值。
我们可以自定义异常类，继承字标准异常类，并重写 what() 函数以提供特定的异常信息。
……续