C++ 例外處理

你好，有抱負的程式設計師們！今天，我們將踏上一段令人興奮的旅程，進入C++例外處理的世界。作為你友善的鄰居電腦科學老師，我將引導你通過這個重要的主題。所以，拿起你喜歡的飲料，放鬆一下，我們一起深入探討吧！

C++ Exception Handling

例外是什麼？

在我們像經驗豐富的雜技演員一樣拋出和捕獲例外之前，讓我們先了解例外是什麼。在程式設計的世界中，例外是在程式執行期間發生的意料之外的事件。它們就像我以前經常給的驚喜小測試一樣（對此表示歉意！）——意料之外，有時候要處理起來也相當具有挑戰性。

例外會中斷程式指令的正常流程。它們可能由各種因素引起，例如：

除以零
超出數組界限訪問
過度使用記憶體
试图打開不存在的文件

現在，讓我們看看C++如何讓我們從容地面對這些意料之外的情況。

拋出例外

拋出的基本知識

在C++中，我們使用throw關鍵字來引發一個例外。這就像在課堂上舉手一樣，當你有問題或麻煩時。以下是一個簡單的例子：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
try {
throw 20;
}
catch (int e) {
cout << "發生了一個例外。例外編號 " << e << endl;
}
return 0;
}

在這個例子中，我們引發了一個整數例外，值為20。但別擔心，我們馬上就會捕獲它！

拋出不同的類型

C++非常靈活，允許你拋出各種類型的例外。讓我們看一下更實際的例子：

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

double divide(int a, int b) {
if (b == 0) {
throw runtime_error("除以零！");
}
return static_cast<double>(a) / b;
}

int main() {
try {
cout << divide(10, 2) << endl;  // 這將正常工作
cout << divide(10, 0) << endl;  // 這將引發一個例外
}
catch (const runtime_error& e) {
cout << "捕獲到例外：" << e.what() << endl;
}
return 0;
}

在這個例子中，當某人試圖除以零時，我們引發了一個runtime_error例外。這就像在我們的數學社區中貼上一個“禁止除以零”的標誌！

捕獲例外

捕獲的基本知識

現在我們知道了如何拋出例外，讓我們學習如何捕獲它們。捕獲例外就像成為一個負責任的寵物主人——你需要準備好處理你的代碼拋出的任何問題！

我們使用try-catch塊來捕獲例外。try塊包含可能拋出例外的代碼，而catch塊則處理如果發生例外時的情況。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
try {
int age = -5;
if (age < 0) {
throw "年齡不能為負數！";
}
cout << "年齡是：" << age << endl;
}
catch (const char* msg) {
cerr << "錯誤：" << msg << endl;
}
return 0;
}

在這個例子中，我們檢查年齡是否為負數。如果是，我們引發一個帶有自定義錯誤消息的例外。

捕獲多個例外

有時，同一個代碼片段可能會拋出不同類型的例外。在這種情況下，我們可以有多個catch塊：

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

int main() {
try {
int choice;
cout << "輸入1引發整數例外，輸入2引發運行時錯誤：";
cin >> choice;

if (choice == 1) {
throw 42;
} else if (choice == 2) {
throw runtime_error("出現了一個野生的運行時錯誤！");
} else {
throw "未知選擇！";
}
}
catch (int e) {
cout << "捕獲到整數例外：" << e << endl;
}
catch (const runtime_error& e) {
cout << "捕獲到運行時錯誤：" << e.what() << endl;
}
catch (...) {
cout << "捕獲到一個未知例外！" << endl;
}
return 0;
}

這個例子展示了如何捕獲不同類型的例外。catch (...)塊是一個捕獲所有其他未捕獲例外的 safety net。它就像對所有那些意料之外的驚喜的一個安全網！

C++標準例外

C++帶有一組你可以在你的程式中使用的標準例外。這些就像例外世界中的瑞士軍刀——多功能且隨時準備幫助！

以下是一些常見標準例外的表格：

例外	描述
std::runtime_error	運行時邏輯錯誤
std::logic_error	邏輯錯誤
std::out_of_range	超出訪問範圍
std::overflow_error	算術溢出
std::bad_alloc	記憶體分配失敗

讓我們看一下使用標準例外的例子：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <stdexcept>
using namespace std;

int main() {
vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
try {
cout << numbers.at(10) << endl;  // 這將引發一個out_of_range例外
}
catch (const out_of_range& e) {
cerr << "超出範圍錯誤：" << e.what() << endl;
}
return 0;
}

在這個例子中，我們試圖訪問向量中超出範圍的元素。當這發生時，at()函數會引發一個out_of_range例外。

定義新的例外

雖然標準例外很好，但有時你可能需要更符合你特定需求的東西。這就是自定義例外派上用場的地方！

以下是如何定義你自己的例外類別：

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

class NegativeValueException : public exception {
public:
const char* what() const throw() {
return "不允許負值！";
}
};

double squareRoot(double x) {
if (x < 0) {
throw NegativeValueException();
}
return sqrt(x);
}

int main() {
try {
cout << squareRoot(25) << endl;  // 這將正常工作
cout << squareRoot(-5) << endl;  // 這將引發我們的自定義例外
}
catch (const NegativeValueException& e) {
cerr << "錯誤：" << e.what() << endl;
}
return 0;
}

在這個例子中，我們創建了一個自定義的NegativeValueException類別。我們在squareRoot函數中使用它來引發一個例外，當某人試圖計算負數的平方根時。

就是這樣，各位！我們已經涵蓋了C++例外處理的基礎。請記住，例外是你的朋友。它們幫助你编写更健壯、更容錯的代碼。繼續練習，你將會成為捕獲例外的高手！

編程愉快，願你的例外永遠被捕獲！

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