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C++ 异常处理

异常是程序在执行期间产生的问题。C++ 异常是指在程序运行时发生的特殊情况，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: 当问题出现时，程序会抛出一个异常。这是通过使用 throw 关键字来完成的。
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。
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。

try 关键字

try 语句可以将可能会产生问题的代码监测起来。

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。

如果有一个块抛出一个异常，捕获异常的方法是使用 try 和 catch 关键字。

try/catch 语句的语法格式如下：

try
{
   // 保护代码
}catch( ExceptionName e1 )
{
   // catch 块
}catch( ExceptionName e2 )
{
   // catch 块
}catch( ExceptionName eN )
{
   // catch 块
}

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

抛出异常

throw 语句用来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。

范例 : 尝试除以零时抛出异常

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

捕获异常

catch 关键字可以用来捕获异常

catch 块跟在 try 块后面，用于捕获异常

catch 括号内的异常声明可以用来指定想要捕捉的异常类型

catch 语法格式如下

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。

catch 块可以处理 try 块抛出的任何类型的异常，方法是在异常声明的括号内使用省略号 ...

catch 捕获所有异常的语法格式

try
{
   // 保护代码
}catch(...)
{
   // 能处理任何异常的代码
}

范例：抛出一个除以零的异常，并在 catch 块中捕获

/**
 * file: main.cpp
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 *
 * Copyright © 2015-2065 www.twle.cn. All rights reserved.
 */

#include <iostream>
using namespace std;

double division(int a, int b)
{
   if( b == 0 )
   {
      throw "除 0 异常 !";
   }
   return (a/b);
}

int main ()
{
   int x    = 32;
   int y    = 0;
   double z = 0;

   try 
   {
     z = division(x, y);
     cout << z << endl;

   }
   catch (const char* msg)
   {
     cerr << msg << endl;
   }

   return 0;
}

上面的范例中，我们抛出了一个类型为 const char* 的异常，因此，当捕获该异常时，必须在 catch 块中使用 const char*

编译运行以上范例，输出结果如下

$ g++ main.cpp && ./a.out
除 0 异常 !

C++ 标准的异常

C++ 预先定义了一系列标准的异常

这些异常定义在 std 命名空间下的 <exception> 头文件中。

这些异常是以父子类层次结构组织起来的，如下所示：

C++ 异常的层次结构

下表是对上面层次结构中出现的每个异常的说明

异常	描述
std::exception	所有标准 C++ 异常的父类
std::bad_alloc	可以通过 new 关键字抛出
std::bad_cast	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

定义新的异常

通过继承和重载 std::exception 类可以定义新的异常。

一般情况下，继承 std:exception 之后重写 what()方法

what() 返回异常产生的原因，是异常类提供的一个公共方法，它已被所有子异常类重载。

范例 : 如何继承 std::exception 类来实现自己的异常

/**
 * file: main.cpp
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 *
 * Copyright © 2015-2065 www.twle.cn. All rights reserved.
 */

#include <iostream>
#include <exception>

struct MyException : public std::exception
{
   const char * what () const throw ()
   {
      return "my 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
   }
}