C++ 异常处理机制：从基础到实践的全面解析

注意：catch 的类型定义顺序很重要，应先写具体类型，再写兜底类型，否则可能导致编译错误或逻辑遗漏。

异常的重新抛出

有时候单个 catch 块无法完全处理异常。在进行一些校正处理后，可以通过重新抛出将异常传递给更上层的调用链函数。需要注意的是，一个异常在同一时刻只能被捕获一次。

// 示例：在 catch 块中处理后重新抛出
catch (...) {
    cout << "delete []" << array << endl;
    delete[] array;
    throw; // 重新抛出当前捕获的异常
}
catch (const char* errmsg) {
    throw errmsg; // 抛出新的异常对象
}

异常安全性

异常经常会导致资源泄漏问题，例如在 new 和 delete 之间抛出异常导致内存泄漏。遵循以下原则有助于提高安全性：

1. 构造函数：尽量不要在构造函数中抛出异常，否则可能导致对象不完整或未完全初始化。
2. 析构函数：尽量避免在析构函数内抛出异常，这可能导致资源泄漏（如内存泄漏、句柄未关闭）。
3. 资源管理：C++ 没有垃圾回收机制，建议结合 RAII 技术（如智能指针）来自动管理资源，避免手动 new/delete 带来的风险。

异常规范与演进

异常规范写在函数声明处，编译器对此并不强制。

C++98 标准写法：

// 表示函数会抛出 A/B/C/D 中的某种类型异常
void fun() throw(A, B, C, D);

// 表示函数只会抛出 bad_alloc 异常
void* operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc);

// 表示函数不会抛出异常
void* operator delete(std::size_t size, void* ptr) throw();

C++11 简化规则： C++11 引入了 noexcept 标记，明确表示函数不会抛出异常，语法更简洁。

thread() noexcept;
thread(thread&& x) noexcept;

自定义异常体系与标准库

实际使用中，很多公司会构建自定义的异常体系以规范管理。一般抛出继承自基类的派生类对象，捕获基类即可。C++ 标准库也定义了自身的异常体系，虽然不需要死记硬背，但常用的如 std::exception 及其派生类应有所了解。

异常的优缺点分析

优点：

1. 信息清晰：异常对象可以包含详细的错误信息和堆栈调用信息，便于定位 Bug。
2. 解耦调用链：深层函数发现错误可直接抛出，无需层层返回错误码，避免了'错误码传递'的繁琐。
3. 库兼容性：许多第三方库（如 Boost、gtest）依赖异常机制，使用它们时需配合异常处理。
4. 特殊场景适用：对于没有返回值的函数（如构造函数）或索引操作符（如 operator[]），异常是表达错误的最佳方式。

缺点：

1. 控制流混乱：异常会导致程序执行流跳转，增加调试和分析的难度。
2. 性能开销：虽然现代硬件下影响微乎其微，但在高频调用的关键路径上仍需考虑。
3. 资源安全风险：缺乏 GC 的 C++ 中，异常容易导致内存泄漏，必须配合 RAII 使用。
4. 体系混乱：标准库异常体系设计存在争议，导致业界各自为政。
5. 滥用风险：随意抛出异常会让外层调用者难以维护，需规范使用。

总结： 在工程实践中，建议合理使用异常。面向对象语言普遍采用异常处理错误，关键在于平衡便利性与安全性。

实战练习

题目 1：关于异常说法不正确的是？ A. 异常是程序处于一种非法的情况，严重时可能会导致程序崩溃 B. throw 可以抛出任意类型的异常 C. 异常产生的后果不严重时可以不用处理 D. 对于 throw 所抛出的异常，必须要进行捕获，否则代码最后会崩溃

答案：C。只要程序中有异常存在且未被捕获，最终会导致程序终止。

题目 2：如何捕获异常可以使得代码通过编译？

class A { public: A() {} };
void foo() { throw new A; } // new A 返回类型是 A*

A. catch(A x) B. catch(A * x) C. catch(A & x) D. 以上都不是

答案：B。因为 new 返回的是指针类型 A*。