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C++ 异常处理库 <stdexcept>

<stdexcept> 是 C++ 标准库中的一个头文件，它定义了一组标准异常类，用于处理程序运行时的错误情况。

异常是程序运行时发生的错误，它们可以被捕获并处理，以避免程序的非正常终止。<stdexcept> 头文件定义了一组从 std::exception 派生的异常类，这些类提供了一种标准的方式来报告和处理错误。

语法

要使用 <stdexcept> 中的异常类，首先需要包含这个头文件：

#include <stdexcept>

然后，你可以使用这些异常类来抛出和捕获异常。例如：

throw std::runtime_error("An error occurred");

异常类

<stdexcept> 头文件定义了以下异常类：

  • std::exception：所有标准异常类的基类。
  • std::bad_exception：当异常处理过程中发生错误时抛出。
  • std::bad_alloc：当内存分配失败时抛出。
  • std::bad_cast：当类型转换失败时抛出。
  • std::bad_typeid：当 typeid 操作失败时抛出。
  • std::logic_error：当逻辑错误发生时抛出，例如无效的输入参数。
  • std::domain_error：当函数调用的参数不在有效范围内时抛出。
  • std::invalid_argument：当函数调用的参数无效时抛出。
  • std::length_error：当容器操作因为长度限制而失败时抛出。
  • std::out_of_range：当访问容器的非法索引时抛出。
  • std::overflow_error：当算术运算导致溢出时抛出。
  • std::range_error：当函数返回值不在期望的范围内时抛出。
  • std::underflow_error：当算术运算导致下溢时抛出。

实例

下面是一个使用 <stdexcept> 的简单示例，演示了如何抛出和捕获异常：

实例

#include <iostream>
#include <stdexcept>

void riskyFunction(int x) {
    if (x < 0) {
        throw std::invalid_argument("Negative value not allowed");
    }
    std::cout << "Processing " << x << std::endl;
}

int main() {
    try {
        riskyFunction(-1);
    } catch (const std::invalid_argument& e) {
        std::cerr << "Caught an exception: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

输出结果:

Caught an exception: Negative value not allowed

在这个示例中，riskyFunction 函数检查传入的参数是否为负数，如果是，则抛出 std::invalid_argument 异常。在 main 函数中，我们使用 try-catch 块来捕获并处理这个异常。

标准异常类

std::exception

std::exception 是所有标准异常类的基类。它提供了一个虚函数 what()，用于返回描述异常的字符串。

实例

#include <iostream>
#include <exception>

int main() {
    try {
        throw std::exception();
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cout << "Caught exception: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

std::logic_error

std::logic_error 派生自 std::exception，表示程序逻辑错误。它是一个抽象基类，通常由派生类来具体化。

实例

#include <iostream>
#include <stdexcept>

int main() {
    try {
        throw std::logic_error("Logic error occurred");
    } catch (const std::logic_error& e) {
        std::cout << "Caught logic error: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

std::invalid_argument

std::invalid_argument 派生自 std::logic_error，表示传递了无效的参数。

实例

#include <iostream>
#include <stdexcept>

int main() {
    try {
        throw std::invalid_argument("Invalid argument provided");
    } catch (const std::invalid_argument& e) {
        std::cout << "Caught invalid argument: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

std::domain_error

std::domain_error 派生自 std::logic_error，表示参数超出了有效范围。

实例

#include <iostream>
#include <stdexcept>

int main() {
    try {
        throw std::domain_error("Domain error occurred");
    } catch (const std::domain_error& e) {
        std::cout << "Caught domain error: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

std::length_error

std::length_error 派生自 std::logic_error，表示长度错误，如在容器操作中超出了最大长度限制。

实例

#include <iostream>
#include <stdexcept>

int main() {
    try {
        throw std::length_error("Length error occurred");
    } catch (const std::length_error& e) {
        std::cout << "Caught length error: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

std::out_of_range

std::out_of_range 派生自 std::logic_error，表示访问超出了有效范围。

实例

#include <iostream>
#include <stdexcept>

int main() {
    try {
        throw std::out_of_range("Out of range error occurred");
    } catch (const std::out_of_range& e) {
        std::cout << "Caught out of range error: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

std::runtime_error

std::runtime_error 派生自 std::exception，表示程序运行时错误。它是一个抽象基类，通常由派生类来具体化。

实例

#include <iostream>
#include <stdexcept>

int main() {
    try {
        throw std::runtime_error("Runtime error occurred");
    } catch (const std::runtime_error& e) {
        std::cout << "Caught runtime error: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

std::range_error

std::range_error 派生自 std::runtime_error，表示计算结果超出了表示范围。

实例

#include <iostream>
#include <stdexcept>

int main() {
    try {
        throw std::range_error("Range error occurred");
    } catch (const std::range_error& e) {
        std::cout << "Caught range error: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

std::overflow_error

std::overflow_error 派生自 std::runtime_error，表示算术溢出错误。

实例

#include <iostream>
#include <stdexcept>

int main() {
    try {
        throw std::overflow_error("Overflow error occurred");
    } catch (const std::overflow_error& e) {
        std::cout << "Caught overflow error: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

std::underflow_error

std::underflow_error 派生自 std::runtime_error，表示算术下溢错误。

实例

#include <iostream>
#include <stdexcept>

int main() {
    try {
        throw std::underflow_error("Underflow error occurred");
    } catch (const std::underflow_error& e) {
        std::cout << "Caught underflow error: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

使用自定义异常类

除了标准异常类，我们还可以定义自己的异常类，继承自标准异常类。

实例

#include <iostream>
#include <stdexcept>

class MyException : public std::runtime_error {
public:
    MyException(const std::string& message) : std::runtime_error(message) {}
};

int main() {
    try {
        throw MyException("My custom exception occurred");
    } catch (const MyException& e) {
        std::cout << "Caught custom exception: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

<stdexcept> 是 C++ 标准库中一个重要的组成部分，它提供了一组标准异常类，使得错误处理更加一致和可预测。通过使用这些异常类，你可以编写更加健壮和易于维护的代码。对于初学者来说，理解异常的基本概念和如何使用 <stdexcept> 中的异常类是非常重要的。

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