c++进阶之----异常
1. 异常处理的基本概念
异常处理是 C++ 中一种用于处理运行时错误的机制，允许程序在遇到错误时优雅地处理问题，而不是直接崩溃。异常处理的核心是通过 try、catch 和 throw 关键字来实现，它允许程序在遇到错误时优雅地处理问题，而不是直接崩溃。C++11 对异常处理机制进行了改进和扩展，使得异常的使用更加灵活和安全
异常处理的核心是通过 try、catch 和 throw 关键字来实现：
-
try块：包含可能引发异常的代码。 -
catch块：捕获并处理异常。 -
throw表达式：抛出一个异常。
2. 代码示例
我们写下如下代码，来一起深入研究一下throw catch的特性
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
double Divide(int a, int b)
{
try
{
// 当b == 0时抛出异常
if (b == 0)
{
string s("Divide by zero condition!");
//int a = 0;
//double d=0;
throw s;
//throw a;
//throw d;
}
else
{
return ((double)a / (double)b);
}
}
catch (int errid)
{
cout <<"devide" << errid << endl;
}
}
void Func()
{
int len, time;
cin >> len >> time;
try
{
cout << Divide(len, time) << endl;
}
catch (const char* errmsg)
{
cout << errmsg << endl;
}
cout << __FUNCTION__ << ":" << __LINE__ << "行执行" << endl;
}
int main()
{
while (1)
{
try
{
/* int x = 0;
cout << x << endl;*/
Func();
}
catch (const string& errmsg)
{
cout << errmsg << endl;
// 记录项目
}
}
return 0;
首先我们让代码先这样运行一下，1)先输入0 5 正常，在输入5 0，抛异常 此时我们的异常信息是string,那么catch也要找与之匹配相同的才能捕捉到，2)同理屏蔽s的部分，打开a,观察现象，看异常是在哪里捕捉的，3）之后在同时打开s和a，在观察现象，不难发现异常只要抛出去程序就会停在那里，4）最后屏蔽s,a，打开d，输入5 0，观察现象
1)部分
2）部分
3）部分
4）部分
3. 查找匹配的处理代码
1）
一般情况下
抛出对象和catch是类型完全匹配
的，如果有
多个类型匹配的，就选择离他位置更近的那个
。 但是也有一些例外，允许从非常量向常量的类型转换，也就是权限缩小；允许数组转换成指向数组元素类型的指针，函数被转换成指向函数的指针；允许从派生类向基类类型的转换，这个点非常实用，实际中继承体系基本都是用这个方式设计的。
2）
如果到main函数，异常仍旧没有被匹配就会终止程序，不是发生严重错误的情况下，我们是不期望程序终止的，所以一
般main函数中最后都会使用catch(...)，它可以捕获任意类型的异常
，但是是不知道异常错误是什么。
#include<thread>
// 一般大型项目程序才会使用异常，下面我们模拟设计一个服务的几个模块
// 每个模块的继承都是Exception的派生类，每个模块可以添加自己的数据
// 最后捕获时，我们捕获基类就可以
class Exception
{
public:
Exception(const string& errmsg, int id)
:_errmsg(errmsg)
, _id(id)
{}
virtual string what() const
{
return _errmsg;
}
int getid() const
{
return _id;
}
protected:
string _errmsg;
int _id;
};
class SqlException : public Exception
{
public:
SqlException(const string& errmsg, int id, const string& sql)
:Exception(errmsg, id)
, _sql(sql)
{}
virtual string what() const
{
string str = "SqlException:";
str += _errmsg;
str += "->";
str += _sql;
return str;
}
private:
const string _sql;
};
class CacheException : public Exception
{
public:
CacheException(const string& errmsg, int id)
:Exception(errmsg, id)
{}
virtual string what() const
{
string str = "CacheException:";
str += _errmsg;
return str;
}
};
class HttpException : public Exception
{
public:
HttpException(const string& errmsg, int id, const string& type)
:Exception(errmsg, id)
, _type(type)
{}
virtual string what() const
{
string str = "HttpException:";
str += _type;
str += ":";
str += _errmsg;
return str;
}
private:
const string _type;
};
void SQLMgr()
{
if (rand() % 7 == 0)
{
throw SqlException("权限不足", 100, "select * from name = '张三'");
}
else
{
cout << "SQLMgr 调用成功" << endl;
}
}
void CacheMgr()
{
if (rand() % 5 == 0)
{
throw CacheException("权限不足", 100);
}
else if (rand() % 6 == 0)
{
throw CacheException("数据不存在", 101);
}
else
{
cout << "CacheMgr 调用成功" << endl;
}
SQLMgr();
}
void HttpServer()
{
if (rand() % 3 == 0)
{
throw HttpException("请求资源不存在", 100, "get");
}
else if (rand() % 4 == 0)
{
throw HttpException("权限不足", 101, "post");
}
else
{
cout << "HttpServer调用成功" << endl;
}
CacheMgr();
}
int main()
{
srand(time(0));
while (1)
{
this_thread::sleep_for(chrono::seconds(1));
try
{
HttpServer();
}
catch (const Exception& e) // 这里捕获基类，基类对象和派生类对象都可以被捕获
{
// 多态
cout << e.what() << endl;
// 记录异常日志
}
catch (...)
{
cout << "未知异常" << endl;
}
}
return 0;
}4 异常重新抛出
有时catch到一个异常对象后，需要对错误进行分类，其中的某种异常错误需要进行特殊的处理，其他错误则重新抛出异常给外层调用链处理。捕获异常后需要重新抛出，直接 throw;
就可以把捕获的对象直接抛出。
可以类比为“传球”
#include<thread>
//一般大型项目程序才会使用异常，下面我们模拟设计一个服务的几个模块
//每个模块的继承都是Exception的派生类，每个模块可以添加自己的数据
//最后捕获时，我们捕获基类就可以
class Exception
{
public:
Exception(const string& errmsg, int id)
:_errmsg(errmsg)
, _id(id)
{}
virtual string what() const
{
return _errmsg;
}
int getid() const
{
return _id;
}
protected:
string _errmsg;
int _id;
};
class SqlException : public Exception
{
public:
SqlException(const string& errmsg, int id, const string& sql)
:Exception(errmsg, id)
, _sql(sql)
{}
virtual string what() const
{
string str = "SqlException:";
str += _errmsg;
str += "->";
str += _sql;
return str;
}
private:
const string _sql;
};
class CacheException : public Exception
{
public:
CacheException(const string& errmsg, int id)
:Exception(errmsg, id)
{}
virtual string what() const
{
string str = "CacheException:";
str += _errmsg;
return str;
}
};
class HttpException : public Exception
{
public:
HttpException(const string& errmsg, int id, const string& type)
:Exception(errmsg, id)
, _type(type)
{}
virtual string what() const
{
string str = "HttpException:";
str += _type;
str += ":";
str += _errmsg;
return str;
}
private:
const string _type;
};
void SQLMgr()
{
if (rand() % 7 == 0)
{
throw SqlException("权限不足", 100, "select * from name = '张三'");
}
else
{
cout << "SQLMgr 调用成功" << endl;
}
}
void CacheMgr()
{
if (rand() % 5 == 0)
{
throw CacheException("权限不足", 100);
}
else if (rand() % 6 == 0)
{
throw CacheException("数据不存在", 101);
}
else
{
cout << "CacheMgr 调用成功" << endl;
}
SQLMgr();
}
void HttpServer()
{
if (rand() % 3 == 0)
{
throw HttpException("请求资源不存在", 100, "get");
}
else if (rand() % 4 == 0)
{
throw HttpException("权限不足", 101, "post");
}
else
{
cout << "HttpServer调用成功" << endl;
}
CacheMgr();
}
// 下面程序模拟展示了聊天时发送消息，发送失败补货异常，但是可能在
// 电梯地下室等场景手机信号不好，则需要多次尝试，如果多次尝试都发
// 送不出去，则就需要捕获异常再重新抛出，其次如果不是网络差导致的
// 错误，捕获后也要重新抛出。
void _SeedMsg(const string& s)
{
if (rand() % 3 == 0)
{
throw HttpException("网络不稳定，发送失败", 102, "put");
}
else if (rand() % 7 == 0)
{
throw HttpException("你已经不是对象的好友，发送失败", 103, "put");
}
else
{
cout << "发送成功" << endl;
}
}
void SendMsg(const string& s)
{
// 发送消息失败，则再重试3次
for (size_t i = 0; i < 4; i++)
{
try
{
_SeedMsg(s);
break;
}
catch (const Exception& e)
{
// 捕获异常，if中是102号错误，网络不稳定，则重新发送
// 捕获异常，else中不是102号错误，则将异常重新抛出
if (e.getid() == 102)
{
// 重试三次以后否失败了，则说明网络太差了，重新抛出异常
if (i == 3)
throw;
cout << "开始第" << i + 1 << "重试" << endl;
}
else
{
throw;
}
}
}
}
int main()
{
srand(time(0));
string str;
while (cin >> str)
{
try
{
SendMsg(str);
}
catch (const Exception& e)
{
cout << e.what() << endl << endl;
}
catch (...)
{
cout << "Unkown Exception" << endl;
}
}
return 0;
}5 异常安全问题
异常抛出后，后面的代码就不再执行，前面申请了资源(内存、锁等)，后⾯进行释放，但是中间可
能会抛异常就会导致资源没有释放，这里由于异常就引发了资源泄漏，产生安全性的问题。中间我
们需要捕获异常，释放资源后面再重新抛出，当然后面智能指针章节讲的RAII方式解决这种问题是
更好的。
其次析构函数中，如果抛出异常也要谨慎处理，比如析构函数要释放10个资源，释放到第5个时抛
出异常，则也需要捕获处理，否则后面的5个资源就没释放，也资源泄漏了。
double Divide(int a, int b) {
// 当b == 0时抛出异常
if (b == 0)
{
throw "Division by zero condition!";
}
return (double)a / (double)b;
}
void Func()
{
// 这里可以看到如果发生除0错误抛出异常，另外下面的array没有得到释放。
// 所以这里捕获异常后并不处理异常，异常还是交给外层处理，这里捕获了再
// 重新抛出去。
int* array = new int[10];
try
{
int len, time;
cin >> len >> time;
cout << Divide(len, time) << endl;
}
catch (...) //不管什么异常都可以接到，先把内存释放了，在把这个异常抛出去
{
cout << "delete []" << array << endl;
delete[] array;
throw;
}
cout << "delete []" << array << endl;
delete[] array;
}
int main()
{
int i = 0;
cout << noexcept(Divide(1, 2)) << endl;
cout << noexcept(Divide(1, 0)) << endl;
cout << noexcept(++i) << endl;
try
{
Func();
}
catch (const string& errmsg)
{
cout << errmsg << endl;
}
catch (const exception& e)
{
cout << e.what() << endl;
}
catch (...)
{
cout << "Unkown Exception" << endl;
}
return 0;
}6 异常规范
C++11中函数参数列表后面加 noexcept表示不会抛出异常，啥都不加表示可能会抛出异常。
编译器并不会在编译时检查noexcept，也就是说如果一个函数用noexcept修饰了，但是同时又包
含了throw语句或者调用的函数可能会抛出异常，编译器还是会顺利编译通过的(有些编译器可能会
报个警告)。但是一个声明了noexcept的函数抛出了异常，程序会调用
terminate
终止程序。
noexcept(expression)还可以作为一个运算符去检测一个表达式是否会抛出异常，可能会则返回
false，不会就返回true。
代码见上述例子中！