C++ 异常 exception
《C++ Primer 中文版第五版》 Ch 5.6
1. try 语句块和异常处理
- 典型的异常
- 失去数据库连接
- 遇到意外输入
如果程序的问题是输入无效，则异常处理部分可能会要求用户重新输入正确的数据；
如果丢失了数据库连接，会发出报警信息
- C++ 中的异常处理包括：
- throw 表达式（throw expression）
- 异常检测部分使用throw 表达式来表示它遇到了无法处理的问题。我们说
throw引发（ raise ）了异常。
- 异常检测部分使用throw 表达式来表示它遇到了无法处理的问题。我们说
- try 语句块（try block）
- 以 关键字
try开始，并以一个或多个catch子句（catch clause） 结束 try语句块中代码抛出的异常通常会被某个catch子句处理。因为catch子句 “处理” 异常，所以它们也被称作 异常处理代码（ exception handler ）。
- 以 关键字
- 一套 异常类（exception class）
- 用于在 throw 表达式和相关的 catch 子句之间传递异常的具体信息
- throw 表达式（throw expression）
1.1 throw 表达式
throw + 表达式
表达式类型就是抛出的异常类型
-
代码示例：
Sales_item item1, item2; cin >> item1 >> item2; // 首先检查 item1 和 item2 是否表示同一种书籍 if (item1.isbn() == item2.isbn()) { cout << item1 + item2 << endl; return 0; // 表示成功 } else { cerr << "Data must refer to same ISBN" << endl; return -1; // 表示失败 }
真实的程序中，应该把对象相加的代码和用户交互的代码分离开来。
改写程序，不在直接输出一条信息，而是抛出一个异常：
// 首先检查两条数据是否是关于同一种书籍的
if (item1.isbn() != item2.isbn())
{
throw runtime_error("Data must refer to same ISBN");
}
// 如果程序执行到了这里，表示两个 ISBN 是相同的
cout << item1 + item2 << endl;
这里如果 ISBN 不一样就抛出一个异常，该异常是类型 runtime_error 的对象。
抛出异常将终止当前的函数，并把控制权交给能处理该异常的代码
runtime_error 是 标准库异常类型 的一种，定义在 stdexcept 头文件中。必须初始化 runtime_error 的对象，方式是提供给它一个 string 对象或者一个 C 风格的字符串，这个字符串有一些关于异常的辅助信息。
1.2 try 语句块
-
语法
try { program-statements } catch (exception-declaration) { hadler-statements } catch (exception-declaration) { hadler-statements } // ...异常声明 exception declaration
1.2.1 编写处理代码
假设执行 Sales_item 对象加法的代码是与用户交互的代码 分离开来的。其中与用户交互的代码负责处理发生的异常，它的形式可能如下：
while (cin >> item1 >> item2)
{
try
{
// 执行添加两个 Sales_item 对象的代码
// 如果添加失败，代码抛出一个 runtime_error 异常
} catch (runtime_error err) {
// 提醒用户两个 ISBN 必须一致，询问是否重新输入
cout << err.what()
<< "\nTry Again? Enter y or n" << endl;
char c;
cin >> c;
if (!cin || c == 'n')
break; // 跳出 while 循环
}
}
给用户的提示信息中输出了 err.what() 的返回值。err 的类型是 runtime_error ，因此能推断 what 是 runtime_error 类的一个成员函数。
每个标准库异常类都定义了名为 what 的成员函数，这些函数没有参数，返回值是 C 风格字符串（即 const char*）。其中，runtime_error 的 what 成员返回的是 初始化一个具体对象时所用的 string 对象的副本。如果上一节的代码抛出异常，则本节的 catch 子句输出：
Data must refer to same ISBN
Try Again? Enter y or n
1.2.2 函数在寻找处理代码的过程中退出
一个 try 包含另一个 try，新的 try 可能又包含了另一个 try 语句块的新函数，以此类推
寻找处理代码的过程与此相反
- 当异常被抛出时，首先搜索抛出该异常的函数。
- 如果没有找到匹配的 catch 子句
- 终止该函数，并在调用该函数的函数中继续寻找
- 如果还是没有找到匹配的 catch 子句，这个新的函数也被终止，继续搜索调用它的函数
- 如果没有找到匹配的 catch 子句
以此类推，沿着程序的执行路径逐层回退，直到找到适当类型的 catch 子句为止。
如果最终还是没能找到任何匹配的 catch 子句，程序转到名为 terminate 的标准库函数，执行该函数将导致程序非正常退出
如果一段程序没有 try 语句块且发生了异常，系统会调用 terminate 函数并终止当前程序的执行。
异常中断了程序的正常流程
编写异常安全的代码非常困难，我们必须时刻清除异常何时发生，异常发生后程序应该如何 确保对象有效、资源无泄漏、程序处于合理状态 等等
1.3 标准异常
C++ 标准库定义了一组类，用于报告标准库函数遇到的问题。
4 个头文件：
1.3.1 exception
- 定义了最通用的异常类
exception。 - 只报告异常的发生，不提供任何额外信息
1.3.2 stdexcept
-
定义了几种常用的异常类
定义的异常类 exception 最常见的问题 runtime_error 只有在运行时才能检测出的问题 range_error 运行时错误：生成的结果超出了有意义的值域范围 overflow_error 运行时错误：计算上溢 underflow_error 运行时错误：计算下溢 logic_error 程序逻辑错误 domain_error 逻辑错误：参数对应的结果值不存在 invalid_argument 逻辑错误：无效参数 length_error 逻辑错误：试图创建一个超出该类型最大长度的对象 out_of_range 逻辑错误：使用一个超出有效范围的值
1.3.3 new
- 定义了
bad_alloc异常类型 - new 申请内存空间如果失败的话抛出这个异常
1.3.4 type_info
- 定义了
bad_cast异常类型
1.3.5 初始化
exception、bad_alloc 和 bad_cast 只能默认初始化，也就是无初始值。
其他异常类型，应该使用 string 对象或者 C 风格字符串初始化这些类型的对象，创建这类对象时，必须提供初始值
1.3.6 成员函数 what
异常类型之定义了一个名为 what 的成员函数，没有任何参数，返回一个指向 C 风格字符串的 const char*，提供关于异常的一些文本信息。
what 函数返回的 C 风格字符串的内容与异常对象的类型有关。如果异常类型有一个字符串初始值，则 what 返回该字符串。对于其他无初始值的异常类型来说，what 返回的内容由编译器决定。
1.4 练习题
-
编写一段程序，从标准输入读取两个整数，输出第一个数除以第二个数的结果
-
思路：
除数不能为0，这里先不用 try-catch 机制，而是直接输出错误信息
-
题解：
#include <iostream> using namespace std; int main() { int ival1, ival2; cin >> ival1 >> ival2; if (ival2 == 0) { cout << "除数不能为 0" << endl; return -1; } cout << "两数相除的结果是：" << ival1 / ival2 << endl; return 0; }这里没有考虑输入的数不是 int 类型的情况，这种情况在 1.5 小节中具体实现
-
修改你的程序，使得当第二个数是 0 时抛出异常。先不要设定 catch 子句，运行程序并真地为除数输入零，看看会发生什么？
-
思路：
通过抛出异常来提示用户的输入错误
-
题解：
#include <iostream> #include <stdexcept> using namespace std; int main() { cout << "Please enter the dividend and the divisor in order：" << endl; int ival1, ival2; cin >> ival1 >> ival2; if (ival2 == 0) throw runtime_error("The divisor cannot be zero!"); cout << "The quotient of two numbers is: " << ival1 / ival2 << endl; return 0; }键入
5 0结果：
5 0 terminate called after throwing an instance of 'std::runtime_error' what(): The divisor cannot be zero!8 4 The quotient of two numbers is: 2
-
-
修改上一题的程序，使用
try语句块去捕获异常。catch子句应该为用户输出一条提示信息，询问其是否输入新数并重新执行try语句块的内容-
题解：
#include <iostream> #include <stdexcept> using namespace std; int main() { cout << "Please enter the dividend and the divisor in order: " << endl; int ival1, ival2; while (cin >> ival1 >> ival2) { try { if (ival2 == 0) throw runtime_error("ERROR! The divisor cannot be zero!"); cout << "The quotient of two numbers is: " << ival1 / ival2 << endl; return 0; } catch (runtime_error err) { cout << err.what() << "\nTry Again? Please enter y or n" << endl; char c; cin >> c; if (!cin || c == 'n') break; } } return 0; }
-
1.5 C++ 数据输入类型异常处理示例
https://blog.csdn.net/weixin_45652508/article/details/108546384
输入一个整数，判断是否为 素数
-
如果输入的是小数或者其他字符，返回输入错误的提示
-
主要用到了
atoi函数，将字符串转换为 整数，如果不是数字，atoi 会返回 0，以此判断输入的是否是 数字 -
atoi 遇到小数不会报错，所以先查找小数点，排除小数的情况
-
判断素数用到了
sqrt(square root 平方根) 函数，在库中
#include <iostream>
#include <cstdlib.h>
#include <cmath>
using namespace std;
bool isPrime(int a)
{
if (a < 0)
{
cout << "a is not a prime number" << endl;
return false;
}
for (int i = 2; i <= int(sqrt(a)); ++i)
{
if (a % i == 0)
{
cout << "a is not a prime number" << endl;
return false;
}
}
cout << "a is a prime number!" << endl;
return true;
}
int main()
{
string str;
int a(1);
cin >> str;
try
{
// 先搜索小数点
size_t fi = str.find('.');
// find 函数在找不到的情况下会返回 npos
if (fi != str.npos)
throw 1; // 有小数点，抛出异常 1
if (str != "0" && str != "1" && str != "2")
{
a = atoi(str.c_str());
if (a == 0)
throw 2; // str 无法转换为 int，抛出异常2
isPrime(a);
}
else
{
if (str == "2") cout << "a is a prime number" << endl;
else cout << "a is not a prime number" << endl;
}
}
catch (int)
{
cout << "The input number is illegal" << endl;
exit(0);
}
return 0;
}