28、异常处理：异常机制（try/throw/catch）、标准异常类、noexcept说明符、异常安全保证

异常处理，说白了就是给程序装个「安全气囊」。

我刚开始写C++那会儿，总觉得异常处理是可有可无的东西。直到有一次，线上服务因为一个空指针直接崩溃，数据丢了整整两小时……嗯，从那以后，我再也不敢轻视异常了。

一、异常机制：try/throw/catch

C++的异常机制其实就三个关键字：try、throw、catch。它们配合起来，就像一套「报修-上报-处理」的流程。

• try：圈定可能出问题的代码区域
• throw：发现问题，抛出异常对象
• catch：捕获并处理异常

#include <iostream>
#include <stdexcept>

double divide(double a, double b) {
    if (b == 0.0) {
        throw std::runtime_error("除数不能为零");
    }
    return a / b;
}

int main() {
    try {
        double result = divide(10.0, 0.0);
        std::cout << "结果: " << result << std::endl;
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cerr << "捕获异常: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

你想想看，如果没有异常机制，除零错误要么让程序崩溃，要么你得在每个调用处写一堆if判断。异常机制把错误处理从正常逻辑中剥离出来，代码干净多了。

二、标准异常类

C++标准库提供了一套异常类体系，根类是std::exception。我个人觉得，用好这套体系，比你自己从头定义异常类要靠谱得多。

异常类	说明	常见场景
std::exception	所有标准异常的基类	捕获所有标准异常
std::logic_error	逻辑错误，可避免	参数校验失败
std::invalid_argument	无效参数	函数参数不合法
std::out_of_range	越界访问	vector::at() 越界
std::runtime_error	运行时错误，难避免	文件打开失败、网络超时
std::bad_alloc	内存分配失败	new 分配失败

三、noexcept 说明符

noexcept 是C++11引入的关键字，用来告诉编译器：这个函数不会抛出异常。

void safe_func() noexcept {
    // 这里如果抛出异常，程序会直接终止
    std::cout << "这个函数保证不抛异常" << std::endl;
}

void maybe_throw() noexcept(false) {
    // 明确表示可能抛异常
    throw std::runtime_error("可能会抛");
}

为什么要有 noexcept？说白了，编译器知道函数不抛异常后，可以做更多优化。比如移动构造函数，如果标记为 noexcept，标准库容器在重新分配内存时会优先使用移动而非拷贝，性能提升明显。

四、异常安全保证

异常安全保证，说白了就是「出错了怎么办」。C++社区把它分成三个等级：

• 基本保证：出异常后，程序状态仍然有效，但可能不是原来的值
• 强保证：出异常后，程序状态回滚到操作之前
• 不抛出保证：绝对不会抛异常

class Account {
    int balance_;
public:
    // 强保证：要么成功，要么状态不变
    void deposit(int amount) {
        if (amount < 0) throw std::invalid_argument("金额不能为负");
        int new_balance = balance_ + amount;  // 先计算
        if (new_balance < balance_) throw std::overflow_error("溢出");
        balance_ = new_balance;  // 最后才修改状态
    }

    // 不抛出保证
    int get_balance() const noexcept {
        return balance_;
    }
};

我建议你写代码时，至少保证「基本保证」。如果条件允许，尽量做到「强保证」。至于「不抛出保证」，留给那些绝对不能失败的操作，比如析构函数、swap函数。

五、异常处理的核心流程图

六、总结

异常处理不是锦上添花，而是工程质量的底线。我见过太多项目因为异常处理不到位，线上出了事故才临时补丁。

记住三点：

• 用标准异常类，别自己瞎造轮子
• 能标记 noexcept 的地方尽量标记，编译器会感谢你
• 写代码时想清楚异常安全等级，至少做到「基本保证」

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