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异常处理

概述

C++中的异常处理是处理运行时错误的过程。 执行异常处理，以便即使在运行时出现错误后也能保持正常的应用程序流转。

在C++中，异常是在运行时抛出的事件或对象。 所有异常都派生自std::exception类。 它是一个可以处理的运行时错误。 如果我们不处理异常，它就会打印异常消息并终止程序。

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。

• try: try 块中的代码标识将被激活的特定异常。它后面通常跟着一个或多个 catch 块。
• catch: 在您想要处理问题的地方，通过异常处理程序捕获异常。catch 关键字用于捕获异常。
• throw: 当问题出现时，程序会抛出一个异常。这是通过使用 throw 关键字来完成的。

标准异常

C++ 提供了一系列标准的异常，定义在 中，可以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。

try/catch语句

try 块中放置可能抛出异常的代码，try 块中的代码被称为保护代码（有可能出错的代码）。如果有一个块抛出一个异常，捕获异常的方法会使用 try 和 catch 关键字。使用 try/catch 语句的语法如下所示：

try{
    // 保护代码（有可能出错的代码）
}catch( ExceptionName e1 )
{
    // catch 块
}catch( ExceptionName e2 )
{
    // catch 块
}catch( ExceptionName eN ){
    // catch 块
}

try 块在不同的情境下会抛出不同的异常，可以尝试罗列多个 catch 语句，用于捕获不同类型的异常。

案例

#include <iostream>
using namespace std;
double div(double x, double y) { 
    return (x / y);
}
double add(double x, double y) { 
    return x + y;
}
int main() { 
    double v1 = 50,v2 = 0; 
    double result1 = div(v1,v2); 
    cout << result1 << endl;
    double result2 = add(v1, v2); 
    cout << result2 << endl; 
    return 0;
}

inf ：infinity （linux） 等同于 #INF:infinity (windows)

nan ：not a number 等同于 #IND:indeterminate (windows)

inf一般是因为得到的数值，超出浮点数的表示范围（溢出，即阶码部分超过其能表示的最大值）；而nan一般是因为对浮点数进行了未定义的操作，如对-1开方。

抛出异常

使用 throw 语句在代码块中的任何地方抛出异常。

throw 语句的操作数可以是任意的表达式，表达式的结果的类型决定了抛出的异常的类型。

以下是尝试除以零时抛出异常的实例：

double div(double a, double b){
    if( b == 0 ) { 
        throw "Division by zero condition!"; 
    } 
    return (a/b);
}

当在div函数里面抛出异常后，程序还是无法正常运行结束。

只抛出，不捕获，程序是无法正常运行的结束的。

捕获异常

catch 块跟在 try 块后面，用于捕获异常。可以指定想要捕捉的异常类型，这是由 catch 关键字后的括号内的异常声明决定的。

当给div函数加上try catch之后，程序可以正常运行结束了。

try { 
    double result1 = div(v1, v2); 
    cout << result1 << endl;
}
catch (...) { 
    cout << "出错了！" << endl; 
} 

打印刚才throw关键字抛出的异常信息：

try { 
    double result1 = div(v1, v2); 
    cout << result1 << endl; 
}
catch (const char * msg) { 
    cerr << msg << endl;
} 

自定义异常

通过继承和重载 exception 类来定义新的异常。

#include <iostream>
#include <exception> 
using namespace std;
class MyException : public exception {
public: 
    const char* what() const throw()
    {
        return "my test exception"; 
    }
};
int add(int v1, int v2) { 
    if (v1 > 0) {
        //如果v1 > 0 ,那么抛出自定义异常myex
        MyException myex; 
        throw myex;
    }
    return v1 + v2;
}
int main() {
    int num1 = 100, num2 = 200;
    try { 
        cout << add(num1, num2) << endl;
    }
    catch (exception& e) { 
        cout << e.what() << endl;
    }
    return 0;
}

what()是一个由 exception 类提供的公共方法。 它用于返回异常的原因。

案例

创建一个数组，创建一个函数取数组元素，当数组下标小于0，或者数组下标大于最大下标时抛出异常，其他正常取值。

• 下标小于0 underflow
• 下标大于n-1 overflow

#include<iostream>
using namespace std;
enum index{underflow, overflow};//under下标小于0，over下标超过最大下标
int array_index(int *arr, int n, int index);
int main()
{
    int *arr = new int[10];
    for(int i=0; i<10; i++)
        A[i] = i;
    try
    {
        cout<<array_index(arr,10,5)<<endl;
        cout<<array_index(arr,10,-1)<<endl;
        cout<<array_index(arr,10,15)<<endl;
    }
    catch(index e)
    {
        if(e == underflow)
        {
            cout<<"index underflow!"<<endl;
            exit(-1);
        }
        if(e == overflow)
        {
            cout<<"index overflow!"<<endl;
            exit(-1);
        }
    }
    return 0;
}
int array_index(int *arr, int n, int index)
{
    if(index < 0) throw underflow;
    if(index > n-1) throw overflow;
    return arr[index];
}

问题

（1）什么叫异常处理?

答：异常处理是一种程序定义的错误，它对程序的逻辑错误进行设防，并对运行异常加以控制。在C++中，异常处理是对所能预料的运行错误进行处理的一套实现机制。

（2）C++的异常处理机制有何优点?

答：C++的异常处理机制使得异常的引发和处理不必在同一函数中。C++异常处理的目的是在异常发生时，尽可能地减小破坏，周密地善后，而不影响其他部分程序的运行。这样底层的函数可以着重解决具体问题，而不必过多地考虑对异常的处理。上层调用者可以在适当的位置设计对不同类型异常的处理，这在大型程序中是非常必要的