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十五、C++速通秘籍—异常处理

news 来源：原创 2025/5/10 15:43:24

上一章节：

一、引言

断言：

断言的用途：

二、什么是异常处理

三、异常处理的“三大法宝”

四、异常处理的“用武之地”

1、文件操作中的“守护神”

2、内存分配中的“救星”

五、异常处理的“终极使命”

六、总结

上一章节：

十四、C++速通秘籍—函数式编程-CSDN博客https://blog.csdn.net/weixin_36323170/article/details/147191769?spm=1001.2014.3001.5502

一、引言

在C++的编程江湖里，代码就像我们手中的宝剑，在披荆斩棘的过程中，难免会遇到各种“妖魔鬼怪”，也就是程序运行时的错误。异常处理就如同一位法力高强的护法，能帮我们轻松应对这些突发状况，让程序平稳运行。接下来，就让我们一起揭开异常处理的神秘面纱吧！

开启这段介绍之前插入一个话题，对于我们调试过程中经常使用到的“断言”，这个并不是异常处理方式：

断言：

它是一种调试工具，用于在代码里检查某个条件是否为真。若条件为假，程序会终止并给出错误信息。在 C++ 中，可使用头文件里的 assert 宏来实现断言。

断言的用途：

主要用于在开发和调试阶段找出程序中的逻辑错误。例如，你可能会在函数开头断言输入参数是否合法。

#include <cassert>
#include <iostream>

// 一个简单的除法函数，使用断言检查除数是否为零
double divide(double a, double b) {
    assert(b != 0 && "除数不能为零");
    return a / b;
}

int main() {
    double result = divide(10, 0);
    std::cout << "结果: " << result << std::endl;
    return 0;
}

若想断言在编译期发现，则可以使用static_assert，如果表达式为假，编译器会产生一个编译错误，并输出指定的错误信息。

#include <iostream>

template<typename T>
void checkType() {
    static_assert(sizeof(T) >= 4, "类型的大小必须至少为 4 字节");
    std::cout << "类型检查通过" << std::endl;
}

int main() {
    checkType<char>();
    return 0;
}

static_assert是编译时检查，与是否是发布版本无关。在上述代码中，由于char类型的大小通常为 1 字节，不满足sizeof(T) >= 4的条件，编译器会报错，阻止程序编译通过。推荐使用！！

在发布版本中，断言通常会被禁用，以避免影响程序的性能。

二、什么是异常处理

简单来说，异常处理是一种机制，当程序运行中碰到错误或异常状况时，它能让程序暂停当前的执行流程，然后跳转到专门处理异常的代码区域。从而避免软件的直接崩溃，给软件使用者提供了很好的体验保护。这就好比我们在探险时，遇到了陷阱，马上启动应急方案，避免陷入绝境。

三、异常处理的“三大法宝”

在C++中，异常处理主要依靠 try、catch 和 throw 这三个关键字。它们就像一个紧密配合的团队，各司其职。

try {
    // 这里是可能会触发异常的代码，就像探险中的危险区域
    throw exception_type; // 当危险来临，抛出异常信号
} catch (exception_type e) {
    // 捕获异常，进行相应的处理，如同启动应急方案
}

下面，我们通过一个具体的例子来看看这“三大法宝”是如何发挥作用的。

#include <iostream>
#include <stdexcept>

int main() {
    try {
        int numerator = 10;
        int denominator = 0;
        if (denominator == 0) {
            throw std::runtime_error("除数可不能为零呀，这会出大问题！");
        }
        int result = numerator / denominator;
        std::cout << "计算结果是: " << result << std::endl;
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cerr << "哎呀，捕获到异常啦: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

在这个例子里，我们在 try 块中进行除法运算。要是除数为零，就用 throw 关键字抛出一个 std::runtime_error 异常，这时，程序就会立刻跳转到 catch 块，输出异常信息。这样，即便遇到除零这种危险情况，程序也不会崩溃，而是能妥善处理异常。

四、异常处理的“用武之地”

1、文件操作中的“守护神”

在进行文件操作时，就像我们去打开一个神秘的宝箱，可能会遇到宝箱打不开（文件不存在）或者钥匙不对（文件打开失败）等情况。异常处理就能帮我们应对这些问题。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <stdexcept>

void readFile(const std::string& filename) {
    std::ifstream file(filename);
    if (!file.is_open()) {
        throw std::runtime_error("文件打不开呀，是不是路径搞错啦！");
    }
    std::string line;
    while (std::getline(file, line)) {
        std::cout << line << std::endl;
    }
    file.close();
}

int main() {
    try {
        readFile("nonexistent_file.txt");
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cerr << "捕获到异常: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

在这个例子中，我们定义了一个 readFile 函数来读取文件内容。要是文件打开失败，就抛出一个 std::runtime_error 异常。在 main 函数里，我们用 try-catch 块来捕获并处理这个异常。

2、内存分配中的“救星”

在进行动态内存分配时，就像我们去申请一块土地，可能会遇到土地不够用（内存不足）的情况。异常处理就能帮我们处理这种尴尬局面。

#include <iostream>
#include <new>

int main() {
    try {
        while (true) {
            int* ptr = new int[1000000];
        }
    } catch (const std::bad_alloc& e) {
        std::cerr << "捕获到异常: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

在这个例子中，我们用 new 运算符不断地申请内存。当内存不够时，就会抛出一个 std::bad_alloc 异常。我们用 try-catch 块来捕获并处理这个异常。