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Hi，大家好！我是木荣，本篇我们来说一说C++中的异常处理相关知识。
1、何为异常处理
在 C++ 中，异常处理是一种用于处理程序运行过程中发生的错误或异常情况的机制。当程序出现异常情况时，可以使用异常处理机制来捕获、传递和处理异常，以保证程序的稳定性和可靠性。
异常处理通常涉及以下三个关键部分：
抛出异常（Throwing Exceptions）： 当程序执行过程中遇到错误或异常情况时，可以使用
throw关键字来抛出异常。异常通常是表示错误状态的对象，可以是标准库提供的异常类型，也可以是自定义的异常类型。throw SomeException(); // 抛出异常对象捕获异常（Catching Exceptions）： 使用
try块和catch块来捕获异常。try块用于包裹可能抛出异常的代码，而catch块用于捕获并处理异常。可以根据需要在try块中添加多个catch块来处理不同类型的异常。try {
// 可能抛出异常的代码
} catch (SomeException& e) {
// 处理 SomeException 类型的异常
} catch (AnotherException& e) {
// 处理 AnotherException 类型的异常
} catch (...) {
// 处理其他类型的异常
}处理异常（Handling Exceptions）： 在
catch块中处理捕获到的异常，可以执行适当的处理操作，如记录日志、恢复程序状态、抛出新的异常等。通常情况下，异常处理应该将程序状态恢复到正常并继续执行，或者将异常传递给调用者进行处理。
异常处理机制提供了一种有效的方式来处理程序运行时可能出现的各种异常情况，可以帮助提高程序的健壮性和可靠性。
2、C++中有哪些异常
在 C++ 标准库中，有一些标准异常类用于表示各种常见的错误或异常情况。这些异常类都是从 std::exception 类继承而来的，它们提供了一种标准化的方式来处理异常情况。以下是一些常见的标准异常类：
std::logic_error： 表示逻辑错误，即程序员编程错误导致的异常情况。常见的子类包括：
std::invalid_argument：表示传递给函数的参数无效。 std::length_error：表示容器超出了其最大允许长度。 std::out_of_range：表示访问容器元素时超出了有效范围。
std::runtime_error： 表示运行时错误，通常是由于程序运行环境导致的异常情况。常见的子类包括：
std::overflow_error：表示算术运算溢出。 std::underflow_error：表示算术运算下溢出。 std::range_error：表示数值超出了可表示的范围。
std::bad_alloc： 表示内存分配失败，通常是由于内存耗尽导致的异常情况。
std::bad_cast： 表示类型转换失败，通常是由于动态类型转换失败导致的异常情况。
std::bad_typeid： 表示类型标识符操作失败，通常是由于typeid 运算符无法识别类型导致的异常情况。
除了上述的标准异常类外，C++ 标准库还提供了其他一些异常类，如 std::ios_base::failure 用于表示 I/O 操作失败等。
这些标准异常类可以直接使用，也可以作为用户自定义异常类的基类来扩展功能。在异常处理时，通常会捕获特定类型的异常并相应地处理，以提高程序的健壮性和可靠性。
3、自定义异常
在 C++ 中，你可以通过创建自定义类来自定义异常。通常情况下，自定义异常类会继承自标准库中的 std::exception 类，这是一个抽象基类，用于表示所有 C++ 异常的基类。
要自定义异常，你需要创建一个新的类，并根据需要添加一些成员和方法。通常情况下，最好在自定义异常类中添加构造函数，以便在创建异常对象时传递有关异常的信息。你可以选择将异常信息作为类的成员变量，或者通过构造函数参数传递。
以下是一个简单的示例，演示如何创建一个自定义异常类：
#include <iostream>
#include <exception>
// 自定义异常类 MyException，继承自 std::exception
class MyException : public std::exception {
private:
std::string message; // 异常信息
public:
// 构造函数，初始化异常信息
MyException(const std::string& msg) : message(msg) {}
// 返回异常信息的成员函数
const char* what() const noexcept override {
return message.c_str();
}
};
int main() {
try {
// 抛出自定义异常对象
throw MyException("This is a custom exception!");
} catch (const MyException& e) {
// 捕获自定义异常并处理
std::cerr << "Caught exception: " << e.what() << std::endl;
}
return 0;
}
在这个示例中，我们创建了一个名为 MyException 的自定义异常类，它继承自 std::exception。我们在类中添加了一个 message 成员变量，用于存储异常信息，并在构造函数中初始化。我们还重写了 what() 方法，以便在捕获异常时返回异常信息。
然后我们在 main() 函数中抛出自定义异常对象，并在 catch 块中捕获并处理异常。输出将显示我们在构造异常对象时指定的异常信息。
4、异常处理的优缺点
异常处理是一种在程序执行过程中处理错误或异常情况的机制。它具有一些优点和缺点，下面是它们的一些主要方面：
优点：
可读性和简洁性： 异常处理可以使代码更加简洁和易读。通过将错误处理代码从主要代码逻辑中分离出来，可以提高代码的可读性和可维护性。
错误隔离： 异常处理允许将错误处理代码集中在一个地方，从而更好地隔离错误。这样可以降低代码耦合度，使得代码更易于修改和维护。
提高可靠性： 通过使用异常处理机制，可以更有效地处理错误情况，从而提高程序的可靠性。它可以确保在发生错误时程序能够正常地退出或者恢复到正常状态。
灵活性： 异常处理提供了一种灵活的方式来处理错误，可以根据具体情况选择如何处理异常，例如记录日志、回滚事务、释放资源等。
缺点：
性能开销： 异常处理可能会导致一定的性能开销，特别是在抛出和捕获异常时。因为异常处理通常涉及堆栈展开和对象销毁等操作，这些操作可能会增加额外的开销。
复杂性： 异常处理可能会引入代码复杂性和不确定性。当异常被抛出时，可能会导致程序的控制流程跳转到一个完全不同的位置，这可能会导致代码的行为变得不可预测。
资源泄漏： 如果异常没有得到适当处理，可能会导致资源泄漏或者不一致的状态。在使用异常处理时，必须小心确保资源被正确地释放或者状态被正确地恢复。
过度使用： 过度使用异常处理可能会导致代码变得难以理解和维护。异常处理应该用于处理真正意外的错误，而不应该用于控制正常的程序流程。
异常处理是一种强大的错误处理机制，可以提高代码的可靠性和可维护性。然而，它也有一些缺点，包括性能开销、复杂性、资源泄漏和过度使用等。
关于C++代码中是否使用异常，不同的人有不同的看法，有的公司甚至明确要求C++项目中禁用异常处理。就我个人而言，我是不太喜欢代码中添加异常处理。总感觉不符合自己的编码习惯，当然这仅仅是个人看法。
以下是一个使用异常处理的简单代码示例，演示了如何处理除以零的错误：
#include <iostream>
#include <stdexcept> // 包含标准异常类的头文件
// 函数：计算两个数相除的结果
double divide(double numerator, double denominator) {
if (denominator == 0) {
// 如果除数为零，则抛出 std::invalid_argument 异常
throw std::invalid_argument("Denominator cannot be zero");
}
return numerator / denominator;
}
int main() {
double a = 10.0;
double b = 0.0;
try {
// 尝试调用 divide 函数，并捕获异常
double result = divide(a, b);
std::cout << "Result: " << result << std::endl;
} catch (const std::invalid_argument& e) {
// 捕获 std::invalid_argument 异常，并处理
std::cerr << "Exception caught: " << e.what() << std::endl;
}
return 0;
}
在这个示例中，divide 函数用于计算两个数相除的结果。如果除数为零，则会抛出 std::invalid_argument 异常。在 main 函数中，我们尝试调用 divide 函数，并使用 try 块来捕获可能抛出的异常。如果捕获到异常，则会在 catch 块中处理异常，并输出错误信息。
这个示例演示了异常处理。其优点是：它可以使代码更加清晰和易读，将错误处理代码与主要逻辑分离开来。同时，它还提供了一种灵活的方式来处理可能发生的错误情况，以确保程序的稳定性和可靠性。
缺点：性能开销：在 divide 函数中模拟的复杂计算过程可能会导致性能开销，即使在没有异常抛出的情况下也会如此。这种额外的性能开销可能会影响程序的整体性能。不确定性：异常处理机制可能会引入不确定性，特别是当异常被抛出时，程序的控制流程会跳转到异常处理代码中，这可能会导致代码的行为变得不可预测。
END
