概要
异常是程序执行期产生问题，比如尝试除以零的操作。
异常提供了一种转移程序控制权的方式。C++ 异常处理涉及到三个关键字：try、catch、throw:
- throw: 当问题出现，程序通过throw抛出一个异常;
- catch: 在你想要处理问题的地方，通过异常处理程序捕获异常;
- try: try 块中的代码标识将被激活的特定异常。它后面允许跟着一个或多个 catch 块;
使用 try/catch 语句的语法：
try
{
// 保护代码
}
catch( ExceptionName e1 )
{
// catch 块
}
catch( ExceptionName e2 )
{
// catch 块
}
catch( ExceptionName eN )
{
// catch 块
}
如果 try 块在不同场景抛出不同异常，此时可尝试罗列多个 catch 语句，用于捕获不同类型异常。
抛出异常
使用 throw 语句在代码块中任何位置抛出异常。throw 语句的操作数可以是任意表达式，表达式的结果类型决定了抛出异常的类型。
示例:
double division(int a, int b)
{
if( b == 0 )
{
throw "Division by zero condition!";
}
return (a/b);
}
捕获异常
catch 块跟在 try 块后面，用于捕获异常。可指定想要捕捉的异常类型，由 catch 关键字后括号内的异常声明类型决定。
try {
// 保护代码
}
catch( ExceptionName e ) {
// 处理 ExceptionName 异常的代码
}
上面的代码会捕获一个类型为 ExceptionName 的异常。如果您想让 catch 块能够处理 try 块抛出的任何类型的异常，则必须在异常声明的括号内使用省略号 ...，如下所示:
try {
// 保护代码
}
catch(...) {
// 能处理任何异常的代码
}
下面是一个实例，抛出一个除以零的异常，并在 catch 块中捕获该异常。
实例
#include <iostream>
using namespace std;
double division(int a, int b) {
if( b == 0 ) {
throw "Division by zero condition!";
}
return (a/b);
}
int main () {
int x = 50; int y = 0; double z = 0;
try {
z = division(x, y);
cout << z << endl;
}
catch (const char* msg) {
cerr << msg << endl;
}
return 0;
}
此代码抛出了一个类型为 const char* 的异常，因此捕获异常时，须在 catch 块中使用 const char*。以上代码被编译和执行时，结果如下:
Division by zero condition!
C++ 标准异常
C++ 提供一系列标准异常，定义在 <exception> 中，我们可以在程序中使用这些标准的异常。它们是以父子类层次结构组织起来的，如下所示：
标准异常
- std::exception 该异常是所有标准 C++ 异常的父类。
- std::bad_alloc 该异常可以通过 new 抛出。
- std::bad_cast 该异常可以通过 dynamic_cast 抛出。
- std::bad_exception 这在处理 C++ 程序中无法预期的异常时非常有用。
- std::bad_typeid 该异常可以通过 typeid 抛出。
- std::logic_error 理论上可以通过读取代码来检测到的异常。
- std::domain_error 当使用了一个无效的数学域时，会抛出该异常。
- std::invalid_argument 当使用了无效的参数时，会抛出该异常。
- std::length_error 当创建了太长的 std::string 时，会抛出该异常。
- std::out_of_range 该异常可以通过方法抛出，例如 std::vector 和 std::bitset<>::operator。
- std::runtime_error 理论上不可以通过读取代码来检测到的异常。
- std::overflow_error 当发生数学上溢时，会抛出该异常。
- std::range_error 当尝试存储超出范围的值时，会抛出该异常。
- std::underflow_error 当发生数学下溢时，会抛出该异常。
自定义异常
通过继承和重载 exception 类来定义新的异常。示例：
#include <exception>
using namespace std;
struct MyException : public exception {
const char * what () const throw () {
return "C++ Exception";
}
};
int main() {
try { throw MyException(); }
catch(MyException& e) {
std::cout << "MyException caught" << std::endl; std::cout << e.what() << std::endl; }
catch(std::exception& e) {
//其他的错误 }
}
这将产生以下结果：
MyException caught
C++ Exception
注解：
what() 是异常类提供的一个公共方法，它已被所有子异常类重载。这将返回异常产生的原因。-
C++函数后面加关键字throw(something)限制，是对这个函数的异常安全性作出限制(注：c++11使用noexcept)。
示例：
void fun() throw() 表示fun不允许抛出任何异常，即fun是异常安全的。
void fun() throw(...) 表示fun可以抛出任何形式的异常。
void fun() throw(exceptionType) 表示fun只能抛出exceptionType类型的异常。
c++11 noexcept关键字
动态异常声明throw由于很少使用，在c++11中被弃用, 表示函数不会抛出异常的动态异常声明throw()也被新的noexcept异常声明取代, noexcept修饰的函数不会抛出异常, 在c++11中，如果noexcept修饰的函数抛出了异常，编译器可以选择直接调用std::terminate()来终止程序的运行，这比基于异常机制的throw()在效率上会高出一些。使用noexcept可有效阻止异常的传播与扩散:
#include <iostream>
using namespace std;
void throw_(){ throw 1; }
void NoBlockThrow(){ throw_(); }
void BlockThrow() noexcept { throw_(); }
int main()
{
/*try {
throw_();
}
catch (...){
cout << "found throw." << endl;
}
try {
NoBlockThrow();
}
catch (...){
cout << "throw is not blocked" << endl;
}*/
try{
BlockThrow();
}
catch (...){
cout << "found throw 1" << endl;
}
//noexcept修饰的函数抛出异常，编译器直接调用std::terminate()终止程序运行
}
这个程序运行时，前两个try catch会正常输出xx到控制台，最后一个try-catch块，程序会弹出错误框表示程序已被终止，这是因为如果noexcept修饰的函数抛出了异常，那么编译器就直接调用std::terminate()终止了程序的运行。
异常嵌套处理
当处理第1个异常时，可能会触发第2种异常情况，从而要求抛出第2个异常，但问题是当抛出第2个异常时，正在处理的第1个异常信息会丢失。C++用嵌套异常（nested exception）的概念提供了解决这一问题的方案，嵌套异常允许将捕获的异常嵌套到新的异常环境。使用std::throw_nested()可以抛出嵌套了异常的异常。第2个异常的catch处理程序可以使用dynamic_cast访问代表第一个异常的nested_exception。
下面的示例演示了嵌套异常的用法。
示例定义了一个从exception派生的MyExcepion类，其构造函数接受一个字符串。
#pragma once
#include<exception>
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class MyException : public exception
{
public:
MyException(const char* msg) :mMsg(msg) {}
virtual ~MyException() noexcept {}
virtual const char* what() const noexcept override {
return mMsg.c_str();
}
private:
string mMsg;
};
当处理第一个异常，且需要抛出嵌套了第一个异常的第二个异常时，需要使用std::throw_with_nested()函数。下面的doSomething()函数排除一个runtime_error异常，这个异常立即被处理程序捕获。捕获处理程序编写了一条消息，然后使用throw_with_nested()函数抛出第二个异常，第一个异常嵌套在其中。注意嵌套异常时自动实现的。
void doSomething()
{
try {
throw runtime_error("Throwing a runtime_error exception");
}
catch (const runtime_error&e) {
cout << __func__ << " caught a runtime_error" << std::endl;
cout << __func__ << " throwing MyException" << endl;
throw_with_nested(MyException("MyException with nested runtime_error)"));
}
下面的main()函数演示如何处理嵌套异常。该段代码调用了doSomething()函数，还有一个处理MyException类型异常的处理程序，当捕获到这类异常时，会编写一条消息，然后使用dynamic_cast访问嵌套的异常。如果内部没有嵌套异常，结果为空指针。如果存在嵌套异常，调用nest_exception的rethrow_nested()方法。这样会再次抛出嵌套的异常，这一异常可以在另一个try/catch块中捕获。
int main()
{
try {
doSomething();
}
catch (const MyException&e)
{
cout << __func__ << " caught MyException: " << e.what() << endl;
const nested_exception *pNested = dynamic_cast<const nested_exception*>(&e);
if (pNested) {
try {
pNested->rethrow_nested();
}
catch (const std::runtime_error& e) {
//handle nested exception
cout << " Nested exception: " << e.what() << endl;
}
}
}
return 0;
}
输出结果：
doSomething caught a runtime_error
doSomthing throwing My Exception
main caught MyException: MyException with nested runtime_error>
Nested exception: Throwing a runtime_error exception
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