异常处理

异常是一个程序执行过程中出现的问题。C++ 异常是对程序运行过程中产生的例外情况作出的响应，比如试图除以零。

异常提供一种方法将程序控制从一个程序的一部分转移到另一部分。C++ 异常处理是建立在三个关键词: 尝试，捕获和抛出之上的。

throw: 程序运行出现问题时抛出异常。这是使用一个 throw 关键字实现的。
catch: 程序用异常处理器在你想要处理问题的地方捕获异常。catch 关键字显示异常的捕获。
try: 一个 try 块标识一个可能会产生异常的代码块。紧随其后的是一个或多个 catch 块。

假设一个代码块将产生一个异常，结合使用 try 和 catch 关键词的方法捕获了一个异常。一个 try / catch 块放置在可能生成一个异常的代码周围。在一个 try / catch 块里面的代码被称为保护代码，try / catch 的语法规则如下:

try {
  // protected code
} catch(ExceptionName e1) {
  // catch block
} catch(ExceptionName e2) {
  // catch block
} catch(ExceptionName eN) {
  // catch block
}

你可以列出多个捕捉语句捕获不同类型的异常，以防你的 try 代码块在不同的情况下产生了不止一个异常。

抛出异常

异常可以在代码块的任何地方使用抛出语句抛出。把语句的操作数确定类型的异常，可以是任何表达式，表达式的结果的类型决定了类型的异常抛出。

下面是一个例子，在除以零条件发生时，抛出异常:

double division(int a, int b) {
  if (b == 0) {
    throw "Division by zero condition!";
  }
  return (a/b);
}

捕获异常

try 块后的 catch 块可以捕获任何异常。您可以指定你需要捕获何种类型的异常，这是由出现在关键字 catch 后边的括号中的异常声明确定的。

try {
  // protected code
} catch(ExceptionName e) {
  // code to handle ExceptionName exception
}

上面的代码将捕获到一个 ExceptionName 类型的异常。如果您想要指定一个 catch 块可以应该处理任何在 try 代码中产生的异常，你必须将一个省略号…放在 catch 后的括号中，异常声明如下:

try {
  // protected code
} catch(...) {
  // code to handle any exception
}

下面是一个例子，这个例子抛出会除零异常，我们在 catch 块里面捕获它

#include <iostream>
using namespace std;

double division(int a, int b) {
  if(b == 0) {
    throw "Division by zero condition!";
  }
  return (a/b);
}

int main() {
  int x = 50;
  int y = 0;
  double z = 0;

  try {
    z = division(x, y);
    cout << z << endl;
  } catch (const char* msg) {
    cerr << msg << endl;
  }

  return 0;
}

因为上例中提出了一个 const char * 类型的异常，所以捕捉这个异常时，我们必须在 catch 块中使用 const char *。如果我们编译和运行上面的代码，这将产生以下结果：

Division by zero condition!

C++ 标准异常

C++ 在 <exception> 中提供了一系列标准的异常，我们可以用在我们的程序中。这些异常使用父-子分层结构展示如下：

这是对上面提到的层次结构中每个异常的描述：

std::exception
- 异常和所有标准 C++ 异常的父类。
std::bad_alloc
- 该异常可能会在使用 new 关键字时抛出。
std::bad_cast
- 该异常可以由 dynamic_cast 抛出。
std::bad_exception
- 这是一个在 C++ 程序中处理意想不到的异常的有效手段。
std::bad_typeid
- 该异常可以由 typeid 抛出。
std::logic_error
- 理论上可以通过阅读代码发现的异常。
std::domain_error
- 这是一个在数学无效域被使用时抛出的异常。
std::invalid_argument
- 参数非法时会抛出的异常。
std::length_error
- 太大的 std::string 被创造时，抛出异常。
std::out_of_range
- 可以抛出该异常的方法例如 std::vector 和 std::bitset::operator[]()。
std::runtime_error
- 理论上不能通过读代码检测到的异常。
std::overflow_errorr
- 如果出现数字溢出，则抛出该异常。
std::range_error
- 当你试图存储一个超过范围的值的时候，会抛出该异常。
std::underflow_error
- 如果出现数学下溢时，抛出该异常。

定义新异常

你可以采用继承及重写异常类来。下面是示例，显示如何使用 std::exception 类以标准的方式实现自己的异常:

#include <iostream>
#include <exception>
using namespace std;

struct MyException : public exception {
  const char * what() const throw() {
    return "C++ Exception";
  }
};

int main() {
  try {
    throw MyException();
  } catch(MyException& e) {
    std::cout << "MyException caught" << std::endl;
    std::cout << e.what() << std::endl;
  } catch(std::exception& e) {
    //Other errors
  }
}

这将产生如下的结果：

MyException caught
C++

这里，what() 是一个异常类提供的公共方法，所有子异常类都覆盖了该方法。这将返回一个异常的原因。