C++异常处理算法总结

一、背景

C++的异常处理机制是用来处理程序运行过程中出现的异常情况的。异常处理可以帮助程序应对错误，避免程序崩溃，并且可以提供有意义的错误信息。下面是C++异常处理的关键概念和常用模式的总结。

二、异常处理

1. 异常处理的基本机制

C++使用try, catch, 和throw关键字来实现异常处理。

throw: 用于抛出异常。
try: 用于捕获异常的代码块。
catch: 用于处理异常。

try {
    // 可能会抛出异常的代码
    if (something_went_wrong) {
        throw std::runtime_error("An error occurred");
    }
} catch (const std::exception& e) {
    // 处理异常的代码
    std::cerr << "Caught exception: " << e.what() << std::endl;
}

2. 异常类型

C++允许抛出和捕获任何类型的异常，但通常使用标准库中的异常类，如std::exception及其派生类。这些类提供了标准化的异常处理接口。

常用的异常类包括：

std::exception: 所有标准异常的基类。
std::runtime_error: 用于报告运行时错误。
std::logic_error: 用于报告逻辑错误。
std::out_of_range: 用于报告越界错误。
std::bad_alloc: 用于报告内存分配错误。

3. 自定义异常类

可以定义自己的异常类，通常继承自std::exception或其派生类。

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

4. 异常安全性

C++代码应尽量保持异常安全性，即使抛出异常也应确保程序的状态保持一致。异常安全性通常分为以下几种级别：

基本保证: 即使发生异常，对象的状态也保持有效。
强保证: 如果异常发生，程序状态将回到异常发生前的状态。
无异常保证: 执行的操作保证不会抛出异常。

5. RAII 和智能指针

资源获取即初始化（RAII）是一种常见的管理资源的技术，结合智能指针使用可以有效管理资源，避免资源泄漏。

void func() {
    std::unique_ptr<int> ptr(new int(10)); // RAII, 自动管理内存
    // 其他代码，可能会抛出异常
} // ptr超出作用域，自动释放内存

6. 标准库中的异常辅助工具

C++标准库提供了许多辅助工具来简化异常处理，包括std::exception_ptr和std::nested_exception等。

std::exception_ptr

用于捕获和存储异常，方便在不同线程之间传递异常。

std::exception_ptr eptr;

try {
    // 可能抛出异常的代码
} catch (...) {
    eptr = std::current_exception(); // 捕获当前异常
}

if (eptr) {
    try {
        std::rethrow_exception(eptr); // 重新抛出异常
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cerr << &#