C++ 異常處理

異常是程序在執行期間產生的問題。C++ 異常是指在程序運行時發生的特殊情況，比如嘗試除以零的操作。

異常提供了一種轉移程序控制權的方式。C++ 異常處理涉及到三個關鍵字：try、catch、throw。

• throw: 當問題出現時，程序會拋出一個異常。這是通過使用 throw 關鍵字來完成的。
• catch: 在您想要處理問題的地方，通過異常處理程序捕獲異常。catch 關鍵字用於捕獲異常。
• try: try 塊中的代碼標識將被激活的特定異常。它後面通常跟著一個或多個 catch 塊。

如果有一個塊拋出一個異常，捕獲異常的方法會使用 try 和 catch 關鍵字。try 塊中放置可能拋出異常的代碼，try 塊中的代碼被稱為保護代碼。使用 try/catch 語句的語法如下所示：

try
{
   // 保護代碼
}catch( ExceptionName e1 )
{
   // catch 塊
}catch( ExceptionName e2 )
{
   // catch 塊
}catch( ExceptionName eN )
{
   // catch 塊
}

如果 try 塊在不同的情境下會拋出不同的異常，這個時候可以嘗試羅列多個 catch 語句，用於捕獲不同類型的異常。

拋出異常

您可以使用 throw 語句在代碼塊中的任何地方拋出異常。throw 語句的操作數可以是任意的表達式，表達式的結果的類型決定了拋出的異常的類型。

以下是嘗試除以零時拋出異常的實例：

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

捕獲異常

catch 塊跟在 try 塊後面，用於捕獲異常。您可以指定想要捕捉的異常類型，這是由 catch 關鍵字後的括號內的異常聲明決定的。

try
{
   // 保護代碼
}catch( ExceptionName e )
{
  // 處理 ExceptionName 異常的代碼
}

上面的代碼會捕獲一個類型為 ExceptionName 的異常。如果您想讓 catch 塊能夠處理 try 塊拋出的任何類型的異常，則必須在異常聲明的括號內使用省略號 ...，如下所示：

try
{
   // 保護代碼
}catch(...)
{
  // 能處理任何異常的代碼
}

下面是一個實例，拋出一個除以零的異常，並在 catch 塊中捕獲該異常。

#include <iostream>
using namespace std;

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

int main ()
{
   int x = 50;
   int y = 0;
   double z = 0;
 
   try {
     z = division(x, y);
     cout << z << endl;
   }catch (const char* msg) {
     cerr << msg << endl;
   }

   return 0;
}

由於我們拋出了一個類型為 const char* 的異常，因此，當捕獲該異常時，我們必須在 catch 塊中使用 const char*。當上面的代碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

Division by zero condition!

C++ 標准的異常

C++ 提供了一系列標准的異常，定義在 <exception> 中，我們可以在程序中使用這些標准的異常。它們是以父子類層次結構組織起來的，如下所示：

下表是對上面層次結構中出現的每個異常的說明：

異常 描述 std::exception 該異常是所有標准 C++ 異常的父類。 std::bad_alloc 該異常可以通過 new 拋出。 std::bad_cast 該異常可以通過 dynamic_cast 拋出。 std::bad_exception 這在處理 C++ 程序中無法預期的異常時非常有用。 std::bad_typeid 該異常可以通過 typeid 拋出。 std::logic_error 理論上可以通過讀取代碼來檢測到的異常。 std::domain_error 當使用了一個無效的數學域時，會拋出該異常。 std::invalid_argument 當使用了無效的參數時，會拋出該異常。 std::length_error 當創建了太長的 std::string 時，會拋出該異常。 std::out_of_range 該異常可以通過方法拋出，例如 std::vector 和 std::bitset<>::operator[]()。 std::runtime_error 理論上不可以通過讀取代碼來檢測到的異常。 std::overflow_error 當發生數學上溢時，會拋出該異常。 std::range_error 當嘗試存儲超出范圍的值時，會拋出該異常。 std::underflow_error 當發生數學下溢時，會拋出該異常。

定義新的異常

您可以通過繼承和重載 exception 類來定義新的異常。下面的實例演示了如何使用 std::exception 類來實現自己的異常：

#include <iostream>
#include <exception>
using namespace std;

struct MyException : public exception
{
  const char * what () const throw ()
  {
    return "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)
  {
    //其他的錯誤
  }
}

這將產生以下結果：

MyException caught
C++ Exception

在這裡，what() 是異常類提供的一個公共方法，它已被所有子異常類重載。這將返回異常產生的原因。