C++ std::exception

C++ 语言本身或者标准库抛出的异常都是 exception 的子类，称为标准异常（Standard Exception）。可以通过下面的语句来捕获所有的标准异常：

try{
 //可能抛出异常的语句
}catch(exception &e){
 //处理异常的语句
}

一、简介

std::exception：标准异常类的基类，其类的声明在头文件 <exception> 中。所有标准库的异常类均继承于此类，因此通过引用类型可以捕获所有标准异常。

std::exception 类定义了无参构造函数、拷贝构造函数、拷贝赋值运算符、一个虚析构函数和一个名为 what 的无参虚成员。其中 what 函数返回一个 const char*，该指针指向一个以 null 结尾的字符数组，并且确保不会抛出任何异常，该字符串的目的是提供关于异常的一些文本信息。除析构函数外，其它函数均通过关键字 noexcept 说明此函数不会抛出异常。

  class exception
  {
  public:
    exception() _GLIBCXX_NOTHROW { }
    virtual ~exception() _GLIBCXX_TXN_SAFE_DYN _GLIBCXX_NOTHROW;
#if __cplusplus >= 201103L
    exception(const exception&) = default;
    exception& operator=(const exception&) = default;
    exception(exception&&) = default;
    exception& operator=(exception&&) = default;
#endif

    /** Returns a C-style character string describing the general cause
     *  of the current error.  */
    virtual const char*
    what() const _GLIBCXX_TXN_SAFE_DYN _GLIBCXX_NOTHROW;
  };

二、标准异常类

C++ 标准库提供了多个派生自 std::exception 的异常类，如 std::runtime_error、std::logic_error 等，用于表示常见的异常情况。

exception	异常类基类
runtime_error	只有在运行时才能检测出的问题
range_error	运行时错误：生成的结构超出了有意义的值域范围
overflow_error	运行时错误：计算上溢
underflow_error	运行时错误：计算下溢
logic_error	程序逻辑错误
domain_error	逻辑错误：无效参数
invalid_argument	逻辑错误：无效参数
length_error	逻辑错误：试图创建一个超出该类型最大长度的对象
out_of_range_error	逻辑错误：使用一个超出有效范围的对象
bad_alloc	内存分配失败
bad_cast	使用 dynamic_cast 转换失败时抛出的异常
bad_typeid	使用 typeid 操作一个 NULL 指针，而且该指针是带有虚函数的类，这时抛出 bad_typeid 异常
bad_exception	如果函数的异常列表里声明了 bad_exception 异常，当函数内部抛出了异常列表中没有的异常时，如果调用的 unexpected() 函数中抛出了异常，不论什么类型，都会被替换为 bad_exception 类型
ios_base::failure	io 过程中出现的异常

例一：

#include <iostream>
#include <exception>

class MyException : public std::exception {
public:
    const char* what() const throw() {
        return "My custom exception";
    }
};

int main() {
    try {
        // 模拟一个错误情况
        bool error_condition = true;
        if (error_condition) {
            throw MyException();
        }
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cout << "Caught an exception: " << e.what() << std::endl;
    }

    return 0;
}

/* output
Caught an exception: My custom exception
*/

例二：

#include <iostream>
#include <new> // 引入std::bad_alloc异常头文件

int main() {
    try {
        // 尝试分配大量内存
        int* largeArray = new int[1000000000000]; // 模拟内存分配失败
    } catch (const std::bad_alloc& e) {
        // 捕获 std::bad_alloc 异常，输出错误信息
        std::cerr << "Memory allocation failed: " << e.what() << std::endl;
    }

    return 0;
}

/* output
Memory allocation failed: std::bad_alloc
*/

注意：

• 异常不应该用于正常的控制流，它们应该只用于处理异常情况
• 异常处理可能会影响程序的性能，因此应该谨慎使用
• 确保在 catch 块中处理所有可能的异常类型，以避免程序在未处理的异常中崩溃