C++异常处理完全指南：从入门到实战

一、异常处理的价值与原理

想象你是一家餐厅的服务员，当厨房出现突发状况时（比如食材用完），需要有一套机制及时通知前台。C++的异常处理机制就像这样的预警系统，能够在程序运行出现意外时，将问题"层层上报"直到被妥善处理。

核心概念速览

1. 异常：程序运行时出现的非正常状态（如除零错误）
2. try-catch：异常监控与处理机制
3. throw：异常警报触发器
4. 异常继承体系：std::exception是所有异常的基类

二、基础异常处理实战

2.1 处理除零错误

#include <iostream>
#include <stdexcept>

int safeDivide(int a, int b) {
    if(b == 0) throw std::runtime_error("除零错误！");
    return a / b;
}

int main() {
    try {
        std::cout << safeDivide(10, 0);
    } catch(const std::runtime_error& e) {
        std::cerr << "错误发生：" << e.what();
    }
    return 0;
}

关键点解析：

• throw相当于抛出红色警报
• try块划定监控范围
• catch如同应急处理小组

三、定制专属异常类型

3.1 创建业务异常类

class NetworkException : public std::exception {
    std::string msg;
public:
    NetworkException(const std::string& s) : msg(s) {}
    const char* what() const noexcept override {
        return msg.c_str();
    }
};

void connectServer() {
    if(/* 连接失败 */) 
        throw NetworkException("网络连接超时");
}

3.2 使用自定义异常

int main() {
    try {
        connectServer();
    } catch(const NetworkException& e) {
        std::cerr << "网络异常：" << e.what();
    }
    return 0;
}

四、异常的多层传递

4.1 异常传播示例

void layer3() {
    throw std::logic_error("底层逻辑错误");
}

void layer2() { layer3(); }
void layer1() { layer2(); }

int main() {
    try {
        layer1();
    } catch(const std::exception& e) {
        std::cerr << "捕获异常：" << e.what();
    }
}

执行流程：

1. layer3抛出异常
2. 异常依次穿过layer2、layer1
3. 最终在main函数被捕获

五、异常与错误码的抉择

5.1 对比分析

特性	异常机制	错误码
可见性	自动传播	需要手动检查
性能消耗	较高（适合低频错误）	较低
代码整洁度	业务逻辑与错误处理分离	容易使代码臃肿
适用场景	严重错误、跨层传递	高频预期内的错误

5.2 最佳实践建议

1. 对性能敏感模块使用错误码
2. 关键业务逻辑使用异常机制
3. 避免在析构函数中抛出异常
4. 异常类应提供详细上下文信息

六、异常安全进阶技巧

6.1 RAII资源管理

class FileHandler {
    FILE* file;
public:
    FileHandler(const char* path) : file(fopen(path, "r")) {
        if(!file) throw std::runtime_error("文件打开失败");
    }
    ~FileHandler() { if(file) fclose(file); }
};

6.2 noexcept优化

void criticalFunction() noexcept {
    // 保证不会抛出异常的函数
}

经验之谈：良好的异常处理如同程序的免疫系统，既能及时消灭"病毒"，又不会过度消耗系统资源。掌握异常处理的平衡艺术，是成为C++高手的必经之路！