如何在 C++ 框架中使用异常处理？

简介

异常处理在现代编程语言中扮演着重要的角色，尤其是在处理不可预见的错误时。C++ 提供了强大的异常处理机制，允许开发者编写更加健壮和容错的代码。本文将详细介绍如何在 C++ 框架中使用异常处理。

基本概念

异常

异常是程序运行时发生的非正常事件，可以是逻辑错误、资源不可用或者其他无法预测的异常情况。在 C++ 中，可以通过抛出异常（throw）来标明错误，并使用捕捉异常（catch）来处理错误。

try-catch 块

try-catch 块用于分隔正常代码和异常处理代码。任何可能抛出异常的代码都应放在 try 块中，而异常处理代码则放在 catch 块中。

try {
    // 可能抛出异常的代码
} catch (const std::exception& e) {
    // 处理异常的代码
}

标准异常类

C++ 标准库提供了一组异常类，这些类派生自 std::exception 基类。常用的异常类包括 std::runtime_error、std::logic_error 等。

在C++框架中使用异常处理

定义自定义异常类

在某些情况下，标准库提供的异常类可能不足以描述特定的错误。此时可以定义自定义异常类。自定义异常类应该继承自 std::exception 或其派生类，并重写 what() 方法。

class MyException : public std::exception {
public:
    const char* what() const noexcept override {
        return "My custom exception occurred";
    }
};

抛出异常

可以使用 throw 关键词手动抛出异常。抛出异常时，可以抛出标准异常类或自定义异常类的实例。

void riskyFunction() {
    if (/* some error condition */) {
        throw MyException();
    }
}

捕捉异常

在调用可能抛出异常的函数时，应使用 try-catch 块捕捉异常。如果捕捉到异常，可以选择处理错误、记录日志或者重新抛出异常。

try {
    riskyFunction();
} catch (const MyException& e) {
    std::cerr << "Caught MyException: " << e.what() << std::endl;
} catch (const std::exception& e) {
    std::cerr << "Caught std::exception: " << e.what() << std::endl;
}

Rethrowing 异常

有时候，捕捉到异常后需要重新抛出，以让上层调用者进一步处理。可以在 catch 块中使用 throw 语句重新抛出当前异常。

try {
    try {
        riskyFunction();
    } catch (const MyException& e) {
        std::cerr << "Caught MyException, rethrowing: " << e.what() << std::endl;
        throw;  // Rethrow current exception
    }
} catch (const std::exception& e) {
    std::cerr << "Caught rethrown exception: " << e.what() << std::endl;
}

清理资源

在处理异常时，确保资源（如文件句柄、网络连接）得到正确释放非常重要。通常情况下，可以使用 RAII（资源获取即初始化）技术，或者在 catch 块中显式释放资源。

class Resource {
public:
    Resource() {
        // Acquire resource
    }
    ~Resource() {
        // Clean up resource
    }
};
void function() {
    Resource res;
    try {
        // 业务逻辑
    } catch (...) {
        // Handle exception
        throw;  // Rethrow exception after cleanup
    }
}

结论

异常处理是编写可靠和健壮程序的重要手段。通过合理地在 C++ 框架中使用异常处理，可以捕捉并应对运行时错误，使得程序更加稳定和易于维护。掌握异常处理的基本概念和技巧，可以帮助开发者更加从容地应对编程中的各种挑战。