C++异常处理机制

一、前言

    以前在学习C语言，其实就接触过异常处理机制，但是当时抱着一种反正现在用不到，以后碰到再学习的心态，就没有深究其具体机制，这里以个人体会提醒广大博友同学，这样的心态要不得，如果你专心想学习一门语言或一个技术，每当你遇到一个该语言或该技术的新的特性，你就应该打破砂锅问到底，如果每当你也是抱着我当初那样的心态，那你永远不会学到真正的技术。现在在C++语言中又遇到了异常处理机制，索性就弄清楚它。

二、异常发生后行为

    首先，需要理解什么是程序异常？所谓程序异常，是指存在于程序运行时的反常行为，也就是说程序执行到某处（异常处），没有按照你的编写逻辑运行，而是意外终止或执行了一些其他的代码。

    其次，需要知道异常发生后，程序的行为是什么？最常见的我们在用到数组或vector时，常常会遇到访问越界（out of range）的异常，这时程序往往是终止运行的，并弹出一个错误提示信息，注意，这里的程序终止（即异常发生后程序的行为），是在异常发生的地方终止了整个程序（或一个函数调用），在发生异常地方后面的代码是不会再执行的。

三、C++异常处理机制

    C++异常处理机制包括：异常检测和异常处理两个部分，顾名思义，异常检测就是检测（也说为抛出）一个异常，异常处理就是处理抛出的异常，这二者分别对应了一个异常检测表达式代码和异常处理代码块。

（1）异常检测

    异常检测部分是由throw关键字标识的一个表达式，具有以下形式：

    throw error_type("初始化值");

这里，throw就是一个关键字，表示这里抛出（检测）一个异常，error_type是一个异常类型（就是一种C++标准类型，与string等是一样的地位），C++标准中定义了多种异常类型，最常见的有runtime_error、out_of_range等，既然error_type所示的是一种类型，那error_type("初始化值")这种形式的写法就是调用该异常类型的构造函数，构造一个该异常类型的对象，其中"初始化值"一般是string对象和C风格字符串，比如抛出一个out_of _range异常的完整写法为：throw out_of_range("out of array range!");

（2）异常处理

    异常处理部分是一个代码块，这个代码块包含一个tyr语句块（一对花括号表示），然后紧跟着多个连续的catch语句块（多个花括号表示），具体形式如下：

try

{

//异常检测的throw表达式放在try语句块中

//同时，这里也是程序的正常逻辑代码，就是说去掉tyr、throw和花括号，这里面的代码是你整个程序的一部分

}

//紧跟多个catch语句块，try和第一个catch之间不能有其他代码，不然就出现了try和catch不匹配的错误，这里和if......else是一样的

catch(error_type m_error){}

catch(error_type m_error){}

对于异常处理部分，两个地方需要注意：1）第一个catch必须紧跟try语句块；2）每个catch需要声明一个异常类型对象，这里声明的对象只能在本catch语句块（自己的花括号范围）内使用。对于第二点，你可能在想，这里只是声明了，并没有定义（或赋予它初值），那我们怎么在catch的花括号范围内使用呢？其实这个问题链接器已经为我们考虑并自己执行了，怎么执行的呢？其实catch声明的异常类型对象是被拷贝初始化的，从哪里拷贝过来？就是throw表达式返回的异常类型对象，仔细体会一下这个流程，链接器默认把throw构造的异常类型对象传递给了该异常类型的拷贝构造函数，然后catch部分对每一个异常进行捕获，如果捕获成功，就调用相应的异常类型的拷贝构造函数。

四、异常捕获过程

    对第二部分解释的异常发生后，程序会从异常出现的地方终止并返回，这是在没有异常处理代码的情况下，如果你写了异常处理代码，即用throw抛出一个异常，并用try和catch语句块捕获并处理该异常，那程序就不会异常终止，只是会跳过一部分代码（即throw后的代码不会执行）。

    这里总结一下，添加了异常处理代码后的程序执行流程，在说明过程中，假设程序中只有一个异常处理过程，不存在嵌套的异常处理代码，具体流程如下：

    /*************************************/

    程序正常执行，执行到try部分；

    继续执行try语句块；

        执行到throw表达式时，抛出一个异常；

        程序跳转到从紧跟try语句块的第一个catch语句块第一个执行；

    依次匹配每个catch语句块声明的异常类型是否与throw表达式抛出的异常类型一致

        如果一致，执行本catch语句块内部代码；

        如果不一致，匹配写一个catch语句块；

    如果，没有匹配到的catch，则程序终止；

    如果匹配到一个catch语句块，执行其内部代码之后，程序跳转到最后一个catch语句块之后的代码继续执行，完成整个程序。

    /**************************************/

五、总结

    要理解C++异常处理机制，首先要理解异常处理的基本流程，即异常从哪里抛出（throw），抛出异常之后程序怎么执行（跳转到对应catch语句块），异常处理完成之后程序又怎么执行（再跳转到最后一个catch之后的代码）；其次，对于C++面向对象的思想（有很多大牛都批评是只是伪面向对象），即一切都是类，一切都是对象，那当然异常也是一个类型，也可以声明和定义一个异常对象，并调用其相应的成员函数和访问数据成员。

六、异常处理例子

    这里举一个简单的异常处理的例子，大致内容是一个简单的文本转换程序（C++Primer第五版P391，第11章），博友可以先尝试运行下面的代码，就能知道代码的具体任务，然后重点关注异常处理代码部分的变化会造成怎么样的影响。

#include <iostream>#include <fstream>#include <sstream>#include <map>#include <string>using namespace std;//map映射建立函数，由于每个规则不一样，因此用map就行map<string, string> Buildmap(ifstream& s){map<string, string> trans_rule_map;      //转换规则映射string key;     //要转换的单词string value;   //转换的文本while(s>>key && getline(s, value)){/************如果注释掉try则会报错************/try{if(value.size() > 1)     //判断是否有转换规则{trans_rule_map[key] = value.substr(1);    //使用map下标操作，如果key不在map内，则添加}else{cout << "Befor Error throw!" << endl;//这里抛出一个runtime_error类型异常，并为该异常提供初始值，这个过程中用到了string类型的+操作符，用于连接两个string//一旦这个异常发生，则会终止该函数，不会再执行下面的代码。//上述抛出异常的代码其实就是一个函数返回的过程，即调用runtime_error类型构造函数，返回一个异常类对象，这个对象回传递给catch部分throw runtime_error("no transfrom rule for " + key + "!");     cout << "After Error throw!" << endl;}}//cout << 1 << endl;         //这里导致catch和try不连续，会报错//这里添加了异常处理代码，程序从抛出异常的位置跳转到对应的异常处理代码处（不会再执行try语句块中throw后面的代码），//异常处理代码处理完成之后，程序跳转到最后一个catch语句块之后的代码继续执行/************如果注释掉catch则会报错************/catch (runtime_error runerr){cout << runerr.what() << endl;     //输出异常提示信息，每个异常类只有一个成员函数，即what()，用来返回异常提示信息，这个提示信息就是初始化异常类型时的string或者C风格字符串}}return trans_rule_map;}//转换函数void Transfrom(ifstream& s, const map<string, string> &rulemap){string line;string word;while(getline(s, line))     //读取一行内容，遇到换行符终止，line中没有换行符{istringstream istr(line);     //创建内存IO流对象，读取string对象内容while(istr >> word){auto mapiter = rulemap.find(word);if(mapiter != rulemap.end())cout << mapiter->second << " ";elsecout << word << " ";}cout << endl;}}//主函数，转换并输出文本void main(){ifstream in1("C:/Users/ZWX/Desktop/text.txt");ifstream in2("C:/Users/ZWX/Desktop/text2.txt");auto transrulemap = Buildmap(in1);Transfrom(in2, transrulemap);}

text.txt如下：

k okay?y whyr areu youpic picturethk thanks!18r later

text2.txt如下：

where r uy dont u send me a pick thk 18r

运行结果如下：