一，什麼是異常處理

一句話：異常處理就是處理程式中的錯誤，比如嘗試除以零的操作。

二，為什麼需要異常，以及異常處理的基本思想

C++之父Bjarne Stroustrup在《The C++ Programming Language》中講到：一個庫的作者可以檢測出發生了執行時錯誤，但一般不知道怎樣去處理它們（因為和使用者具體的應用有關）；另一方面，庫的使用者知道怎樣處理這些錯誤，但卻無法檢查它們何時發生（如果能檢測，就可以在使用者的程式碼裡處理了，不用留給庫去發現）。

Bjarne Stroustrup說：提供異常的基本目的就是為了處理上面的問題。基本思想是：讓一個函式在發現了自己無法處理的錯誤時丟擲（throw）一個異常，然後它的（直接或者間接）呼叫者能夠處理這個問題。

也就是《C++ primer》中說的：將問題檢測和問題處理相分離。

一種思想：在所有支援異常處理的程式語言中，要認識到的一個思想：在異常處理過程中，由問題檢測程式碼可以丟擲一個物件給問題處理程式碼，透過這個物件的型別和內容，實際上完成了兩個部分的通訊，通訊的內容是“出現了什麼錯誤”。當然，各種語言對異常的具體實現有著或多或少的區別，但是這個通訊的思想是不變的。

三，異常出現之前處理錯誤的方式

在C語言的世界中，對錯誤的處理總是圍繞著兩種方法：一是使用整型的返回值標識錯誤；二是使用errno宏（可以簡單地理解為一個全域性整型變數）去記錄錯誤。當然C++中仍然是可以用這兩種方法的。

這兩種方法最大的缺陷就是會出現不一致問題。例如有些函式返回1表示成功，返回0表示出錯；而有些函式返回0表示成功，返回非0表示出錯。

還有一個缺點就是函式的返回值只有一個，你透過函式的返回值表示錯誤程式碼，那麼函式就不能返回其他的值。當然，你也可以透過指標或者C++的引用來返回另外的值，但是這樣可能會令你的程式略微晦澀難懂。

四，異常為什麼好

優點有以下幾點：

1. 函式的返回值可以忽略，但異常不可忽略。如果程式出現異常，但是沒有被捕獲，程式就會終止，這多少會促使程式設計師開發出來的程式更健壯一點。而如果使用C語言的error宏或者函式返回值，呼叫者都有可能忘記檢查，從而沒有對錯誤進行處理，結果造成程式莫名其面的終止或出現錯誤的結果。

2. 整型返回值沒有任何語義資訊。而異常卻包含語義資訊，有時你從類名就能夠體現出來。

3. 整型返回值缺乏相關的上下文資訊。異常作為一個類，可以擁有自己的成員，這些成員就可以傳遞足夠的資訊。

異常處理可以在呼叫跳級。這是一個程式碼編寫時的問題：假設在有多個函式的呼叫棧中出現了某個錯誤，使用整型返回碼要求你在每一級函式中都要進行處理。而使用異常處理的棧展開機制，只需要在一處進行處理就可以了，不需要每級函式都處理。

五， C++中使用異常時應注意的問題

任何事情都是兩面性的，異常有好處就有壞處。如果在你的程式碼中使用異常，那麼需要注意以下事項:

1. 效能問題。這個一般不會成為瓶頸，但是如果你編寫的是高效能或者實時性要求比較強的軟體，就需要考慮了。

2. 指標和動態分配導致的記憶體回收問題：動態記憶體不會自動回收，如果遇到異常就需要考慮是否正確地回收了記憶體。

函式的異常丟擲列表：如果沒有寫noexcept，意味著你可以丟擲任何異常。

六，異常基本語法

很簡單，丟擲一場用throw，捕獲用try...catch

throw: 當問題出現時，程式會丟擲一個異常。catch: 在您想要處理問題的地方，透過異常處理程式捕獲異常。try: try 塊中的程式碼標識將被啟用得特定異常。它後面通常跟著一個或多個 catch 塊。noexcept：用於宣告函式不丟擲異常，如果函式拋了異常，則直接中斷，不能被捕獲

使用 try...catch 語句的語法如下所示：

try{   // 保護程式碼}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丟擲不同的異常，這個時候可以嘗試羅列多個 catch 語句，用於捕獲不同型別的異常

捕獲異常時的注意事項：

catch的匹配過程是找最先匹配的，不是最佳匹配。catch的匹配過程中，對型別的要求比較嚴格。不允許標準算術轉換和類型別的轉換。（類型別的轉化包括兩種：透過建構函式的隱式型別轉化和透過轉化運算子的型別轉化）。

七，異常之棧解旋

異常被丟擲後，從進入try塊起，到異常被拋擲前，這期間在棧上構造的所有物件，都會被自動析構。

析構的順序與構造的順序相反，這一過程稱為棧的解旋(unwinding).

struct Maker{    Maker()    {        cout << "Maker() 建構函式" << endl;    }    Maker(const Maker& other)    {        cout << "Maker(Maker&) 複製建構函式" << endl;    }    ~Maker()    {        cout << "~Maker() 解構函式" << endl;    }};void fun(){    Maker m;    cout << "--------" << endl;    throw m;    cout << "fun__end" << endl;}int main(){    try    {        fun();    }    catch (Maker & m)    {        cout << "收到Maker異常" << endl;    }}

八，C++ 標準的異常

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

每個類所在的標頭檔案在圖下方標識出來

標準異常類的成員： ① 在上述繼承體系中，每個類都有提供了建構函式、複製建構函式、和賦值運算子過載。 ② logic_error類及其子類、runtime_error類及其子類，它們的建構函式是接受一個string型別的形式引數，用於異常資訊的描述； ③ 所有的異常類都有一個what()方法，返回const char* 型別（C風格字串）的值，描述異常資訊。

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	該異常是所有標準 C++ 異常的父類。
std::bad_alloc	該異常可以透過 new 丟擲。
std::bad_cast	該異常可以透過 dynamic_cast 丟擲。
std::bad_exception	這在處理 C++ 程式中無法預期的異常時非常有用。
std::bad_typeid	該異常可以透過 typeid 丟擲。
std::logic_error	理論上可以透過讀取程式碼來檢測到的異常。
std::domain_error	當使用了一個無效的數學域時，會丟擲該異常。
std::invalid_argument	當使用了無效的引數時，會丟擲該異常。
std::length_error	當建立了太長的 std::string 時，會丟擲該異常。
std::out_of_range	該異常可以透過方法丟擲，例如 std::vector 和 std::bitset<>::operator。
std::runtime_error	理論上不可以透過讀取程式碼來檢測到的異常。
std::overflow_error	當發生數學上溢時，會丟擲該異常。
std::range_error	當嘗試儲存超出範圍的值時，會丟擲該異常。
std::underflow_error	當發生數學下溢時，會丟擲該異常。

九、編寫自己的異常類為什麼要編寫自己的異常類？ ① 標準庫中的異常是有限的； ② 在自己的異常類中，可以新增自己的資訊。（標準庫中的異常類值允許設定一個用來描述異常的字串）。如何編寫自己的異常類？ ① 建議自己的異常類要繼承標準異常類。因為C++中可以丟擲任何型別的異常，所以我們的異常類可以不繼承自標準異常，但是這樣可能會導致程式混亂，尤其是當我們多人協同開發時。 ② 當繼承標準異常類時，應該過載父類的what函式和虛解構函式。 ③ 因為棧展開的過程中，要複製異常型別，那麼要根據你在類中新增的成員考慮是否提供自己的複製建構函式。

示例：

#include <iostream>#include <exception>using namespace std; //第一種class Out_Range : public exception{public:    explicit Out_Range(const string& _Message) : exception(_Message.c_str()) {}    explicit Out_Range(const char* _Message) : exception(_Message) {}};//第二種struct Exce :public exception{    const char* what() const override    {        return "Exce";    }}; void foo(int arr[], int len){    int i = -1;    if (i<0 || i>=len)    {        throw Out_Range("陣列越界啦~");    }    cout << arr[i] << endl;}int main(){    int arr[3] = { 0 };    try    {        foo(arr, 3);    }    catch (Out_Range& e)        //自定義錯誤    {        cout << "Out_Range& e   " << e.what() << endl;    }    catch (std::exception& e)   //其他錯誤    {        cout <<"std::exception& e   "<<e.what()<< endl;    }    return 0;}

十，來自C++之父Bjarne Stroustrup的建議

節選自《The C++ Programming Language》 ——C++之父Bjarne Stroustrup 1. 當局部的控制能夠處理時，不要使用異常； 2.使用“資源分配即初始化”技術去管理資源； 3. 儘量少用try-catch語句塊，而是使用“資源分配即初始化”技術。 4. 如果建構函式內發生錯誤，透過丟擲異常來指明。 5. 避免在解構函式中丟擲異常。 6. 保持普通程式程式碼和異常處理程式碼分開。 7. 小心透過new分配的記憶體在發生異常時，可能造成記憶體洩露。 8. 如果一個函式可能丟擲某種異常，那麼我們呼叫它時，就要假定它一定會丟擲該異常，即要進行處理。 9. 要記住，不是所有的異常都繼承自exception類。 10. 編寫的供別人呼叫的程式庫，不應該結束程式，而應該透過丟擲異常，讓呼叫者決定如何處理（因為呼叫者必須要處理丟擲的異常）。

最後

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