C++异常处理try catch_C++ exception类层次结构与异常安全代码

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C++异常处理try catch_C++ exception类层次结构与异常安全代码

2025-11-27

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C++中通过try-catch结构捕获异常，保障程序健壮性；try块包含可能出错代码，catch块处理异常，如捕获std::runtime_error等标准异常，提升代码安全性与可维护性。

c++异常处理try catch_c++ exception类层次结构与异常安全代码

在C++中，异常处理是保障程序健壮性的重要机制。通过 try-catch 结构，程序可以在运行时捕获并处理错误，避免因未处理的异常导致崩溃。同时，理解C++标准库提供的异常类层次结构，有助于编写更清晰、可维护的异常安全代码。

try-catch 基本用法

try-catch 用于捕获可能抛出异常的代码段。try块中放置可能出错的代码，catch块负责处理异常。

try {
    // 可能抛出异常的代码
    throw std::runtime_error("Something went wrong");
}
catch (const std::exception& e) {
    // 捕获标准异常
    std::cerr << "Error: " << e.what() << std::endl;
}
catch (...) {
    // 捕获所有其他异常（不推荐滥用）
    std::cerr << "Unknown exception caught" << std::endl;
}

catch块可以有多个，按顺序匹配异常类型。建议优先捕获具体类型，再处理通用异常。使用引用捕获可避免对象切片，并提升性能。

C++ 异常类层次结构

C++标准库定义了一套基于 std::exception 的异常类体系，位于和头文件中。

std::exception：所有标准异常的基类，提供虚函数 what() 返回错误描述。
std::logic_error：表示程序逻辑错误，如调用无效参数。常见子类：
- std::invalid_argument
- std::domain_error
- std::length_error
- std::out_of_range
- std::logic_error
std::runtime_error：表示运行时错误，无法在编译期检测。常见子类：
- std::range_error
- std::overflow_error
- std::underflow_error

自定义异常通常继承自这些标准类，便于统一处理。

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编写异常安全的代码

异常安全指在异常发生时，程序仍能保持一致状态，不泄漏资源。常见的异常安全保证分为三级：基本保证、强保证、无抛出保证。

实现异常安全的关键策略包括：

使用RAII（Resource Acquisition Is Initialization）管理资源。例如，用 std::unique_ptr 自动释放内存，用 std::lock_guard 管理锁。
避免在构造函数中执行可能失败的操作，或确保构造失败时对象处于可析构状态。
在赋值操作中采用“拷贝再交换”模式，以实现强异常安全。
谨慎使用裸指针和手动 new/delete，优先使用智能指针和容器。

例如，以下代码通过RAII确保即使抛出异常也不会泄漏资源：

void risky_function() {
    auto ptr = std::make_unique<Resource>(); // 自动释放
    std::ofstream file("data.txt");         // 析构时自动关闭
    if (some_error)
        throw std::runtime_error("Failed");
    // 即使抛出异常，ptr 和 file 仍会被正确清理
}