C++的 try-catch 结构

C++中的try-catch结构用于异常处理。通过异常处理机制，程序可以在运行过程中捕获和处理错误，而不至于直接导致程序崩溃。try语句块用于标记可能抛出异常的代码，catch语句块用于捕获并处理这些异常。

基本结构

try {// 可能抛出异常的代码
} catch (type1 e1) {// 处理type1类型异常的代码
} catch (type2 e2) {// 处理type2类型异常的代码
} catch (...) {// 处理所有类型异常的代码（可选的，使用"..."表示捕获任意类型异常）
}

关键要点：

• try 块：包含可能抛出异常的代码。当遇到异常时，程序会跳出try块，进入与异常类型匹配的catch块。
• catch 块：用于捕获在try块中抛出的异常，执行相应的处理代码。每个catch块处理一种类型的异常。
• throw 语句：用来抛出异常，通知调用者发生了某种错误或特殊情况。
• …（省略号）：可以用在最后一个catch块，用来捕获任何类型的异常。

示例讲解

1. 基本异常处理

#include <iostream>int main() {try {int a = 10;int b = 0;if (b == 0) {throw "Division by zero error!"; // 抛出异常}std::cout << "Result: " << a / b << std::endl;} catch (const char* e) {  // 捕获异常std::cerr << "Caught an exception: " << e << std::endl;}return 0;
}

输出：

Caught an exception: Division by zero error!

在这个例子中，程序试图进行除法运算，但因为除数b为零，所以通过throw语句抛出了一个异常字符串。在catch块中，异常被捕获并输出错误信息。

2. 捕获不同类型的异常

异常可以是任意类型的对象，如整数、字符串、类对象等。可以为不同类型的异常定义多个catch块：

#include <iostream>int main() {try {int choice = 1;if (choice == 1) {throw 100;  // 抛出整数类型异常} else if (choice == 2) {throw "String exception";  // 抛出字符串类型异常}} catch (int e) {std::cerr << "Caught an integer exception: " << e << std::endl;} catch (const char* e) {std::cerr << "Caught a string exception: " << e << std::endl;}return 0;
}

输出：

Caught an integer exception: 100

在这个例子中，choice为1，因此抛出了一个整数类型的异常，被第一个catch块捕获。如果抛出的是字符串异常，则会进入第二个catch块。

3. 捕获所有类型的异常

有时候我们不关心具体的异常类型，只想捕获所有异常。可以使用...（省略号）来捕获所有未明确匹配的异常：

#include <iostream>int main() {try {throw 3.14;  // 抛出double类型异常} catch (...) {std::cerr << "Caught an unknown exception!" << std::endl;}return 0;
}

输出：

Caught an unknown exception!

这里，catch(...)捕获了double类型的异常，尽管没有具体的catch块来处理double，但省略号可以捕获任何类型的异常。

4. 自定义异常类

通常情况下，C++异常处理不仅限于内置数据类型，还可以通过自定义异常类来传递更加详细的错误信息。我们可以定义自己的异常类，并通过throw语句抛出它：

#include <iostream>
#include <string>// 自定义异常类
class MyException {
public:MyException(const std::string& message) : msg_(message) {}const char* what() const noexcept { return msg_.c_str(); }private:std::string msg_;
};int main() {try {throw MyException("Something went wrong!");  // 抛出自定义异常} catch (const MyException& e) {std::cerr << "Caught MyException: " << e.what() << std::endl;}return 0;
}

【代码详解】
以下是逐行讲解和注释：

#include <iostream>  // 引入标准输入输出流库，用于输入输出操作
#include <string>    // 引入字符串库，用于处理 std::string 类型

这两行头文件引入了标准库中的iostream和string。iostream用于输入输出操作，string用于字符串操作。

// 自定义异常类
class MyException {
public:// 构造函数，接收一个字符串参数并将其存储在私有成员变量中MyException(const std::string& message) : msg_(message) {}// what()函数，返回异常信息的C风格字符串（const char*），并使用noexcept确保该函数不会抛出异常const char* what() const noexcept { return msg_.c_str(); }private:std::string msg_;  // 用于存储异常消息的私有成员变量
};

1. 自定义异常类：创建了一个名为MyException的类，它代表一个自定义的异常类。异常类可以存储异常信息，并提供一个方法返回异常信息。
2. 构造函数：MyException(const std::string& message)是构造函数，它接受一个std::string类型的异常信息，并将其存储在类的私有成员变量msg_中。
3. what()方法：what()方法返回一个const char*（C风格的字符串），用于返回异常信息。该方法标记为noexcept，表示它不会抛出异常。
4. 私有成员变量msg_：用于存储传入的异常消息。

int main() {

主函数的入口点，程序从这里开始执行。

    try {// 抛出自定义异常，包含消息 "Something went wrong!"throw MyException("Something went wrong!");  } 

1. try 块：尝试执行可能抛出异常的代码。如果发生异常，程序会跳到对应的catch块。
2. throw：抛出一个MyException类型的异常对象，异常消息为 "Something went wrong!"。这会立即跳出try块，进入catch块。

    catch (const MyException& e) {// 捕获 MyException 类型的异常，并输出异常信息std::cerr << "Caught MyException: " << e.what() << std::endl;}

1. catch 块：当抛出MyException类型的异常时，异常会被捕获在catch块中。捕获的是const MyException&，通过引用避免拷贝，同时使用const保护数据不被修改。
2. 输出异常信息：e.what()调用的是自定义异常类中的what()方法，用于获取异常信息。std::cerr用于向标准错误流输出捕获的异常消息。

    return 0;  // 返回0表示程序正常结束
}

程序正常执行完毕后返回0。

程序执行流程：

1. try块中的代码试图抛出一个MyException异常。
2. 异常被throw语句抛出，并被catch捕获。
3. catch块输出异常信息，程序继续执行并最终正常退出。

输出：

Caught MyException: Something went wrong!

在这个例子中，我们定义了一个简单的异常类MyException，并在try块中抛出该类型的异常。在catch块中，捕获并输出了该异常的错误信息。

5. 抛出和重新抛出异常

在某些情况下，捕获异常后可能希望将异常继续向上抛出。可以使用throw重新抛出当前捕获的异常。

#include <iostream>void test() {try {throw 20;  // 抛出异常} catch (int e) {std::cout << "Caught in test: " << e << std::endl;throw;  // 重新抛出异常}
}int main() {try {test();} catch (int e) {std::cout << "Caught in main: " << e << std::endl;}return 0;
}

输出：

Caught in test: 20
Caught in main: 20

在这个例子中，test()函数捕获了异常后，使用throw语句将其重新抛出。然后在main()函数中，重新捕获了该异常并处理。

例外情况：异常规范（Deprecated）

在C++98中，函数可以指定它们会抛出哪些异常类型。但自C++11以来，异常规范已被弃用，并引入了新的noexcept关键字，表示函数不会抛出异常。

void foo() noexcept {// 这个函数保证不会抛出任何异常
}

如果在noexcept函数中抛出异常，程序将调用std::terminate直接终止。

异常处理的注意事项

1. 不要滥用异常：异常处理应该用于无法通过常规手段预测和处理的异常情况。不要使用异常处理来控制正常的程序流，这会降低代码效率并导致混乱。

2. 性能问题：异常的抛出和捕获是有开销的，尤其是在嵌套的try-catch结构中。因此，在高性能代码中，尽量避免在频繁的操作中使用异常处理。

3. 捕获异常时使用引用：如果捕获的是类类型异常，最好使用引用（如const MyException& e）来避免不必要的对象拷贝。

4. 资源释放与异常安全：在处理异常时，特别要注意确保资源（如内存、文件句柄等）能够正确释放，通常通过RAII（资源获取即初始化）模式来保障这一点。

总结

C++中的try-catch结构提供了一种优雅的错误处理机制，允许程序在运行时动态应对异常情况而不至于崩溃。通过自定义异常类、捕获不同类型的异常、甚至捕获所有异常，开发者可以为程序提供更健壮的错误处理。