C++如何处理异常_C++ try-catch-throw异常安全编程指南

C++异常处理通过try、catch和throw实现,throw抛出异常,try包裹可能出错代码,catch捕获并处理,如throw std::runtime_error,catch(const std::exception& e)可捕获标准异常,确保程序健壮性。

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C++中的异常处理机制通过try、catch和throw关键字实现,帮助开发者在程序出错时进行可控的错误响应。合理使用异常能提升代码的健壮性和可维护性,但若使用不当也可能引发资源泄漏或未定义行为。掌握异常安全编程至关重要。

异常处理的基本语法

在C++中,异常处理由三部分组成:

throw:抛出一个异常对象或基本类型值。 try:包裹可能抛出异常的代码块。 catch:捕获并处理特定类型的异常。

try {    if (error_occurred) {        throw std::runtime_error("Something went wrong!");    }}catch (const std::exception& e) {    std::cerr << "Error: " << e.what() << 'n';}catch (...) {    std::cerr << "Unknown exception caught.n";}

注意catch块的匹配顺序是从上到下,因此更具体的异常类型应放在前面。省略号catch(…)用于捕获所有未被前面处理的异常。

异常安全的三个级别

编写异常安全函数时,通常追求以下三种保证之一:

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基本保证:如果异常发生,程序仍处于有效状态,没有资源泄漏,对象保持其不变量。 强保证:操作要么完全成功,要么恢复到调用前的状态(类似事务)。 不抛异常保证(nothrow):确保不会抛出异常,常用于析构函数和移动赋值等关键路径。

例如,在实现容器的赋值操作时,采用“拷贝再交换”模式可提供强异常安全保证:

MyClass& operator=(const MyClass& other) {    MyClass temp(other);        // 先复制(可能失败,不影响原对象)    swap(temp);                 // 交换数据(通常为noexcept)    return *this;}

RAII与资源管理

RAII(Resource Acquisition Is Initialization)是C++异常安全的核心。它利用对象的构造函数获取资源、析构函数释放资源,从而确保即使抛出异常也能正确清理。

使用std::unique_ptr管理动态内存,避免delete遗漏。 用std::lock_guard自动管理互斥锁的加锁/解锁。 自定义类也应遵循RAII原则,如文件句柄类在析构时关闭文件。

下面是一个安全读取文件的例子:

void process_file(const std::string& filename) {    std::ifstream file(filename);    if (!file) throw std::runtime_error("Cannot open file");    std::string line;    while (std::getline(file, line)) {        if (line.empty()) throw std::logic_error("Empty line not allowed");        // 处理内容    }} // 文件在此自动关闭,无论是否抛出异常

注意事项与最佳实践

不要在析构函数中抛出异常,这可能导致程序终止。 尽量捕获异常引用(const T&),避免不必要的对象复制。 标准库异常应继承自std::exception,并重写what()方法。 对于性能敏感场景,评估是否启用异常(某些嵌入式环境会禁用)。 明确函数是否会抛出异常,必要时使用noexcept声明。

基本上就这些。只要坚持RAII、合理设计异常层次、并理解异常安全级别,就能写出既安全又清晰的C++代码。异常不是洪水猛兽,而是构建可靠系统的重要工具。

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