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= C++嵌套异常 =

'''嵌套异常（Nested Exceptions）'''是C++异常处理机制中的高级特性，允许异常对象包含另一个异常作为其上下文信息。这种机制在多层函数调用或复杂系统中特别有用，能保留原始异常信息的同时添加新的诊断数据。

== 基本概念 ==
C++标准库通过<code>std::nested_exception</code>类（定义在<code><exception></code>头文件中）支持嵌套异常。主要组件包括：
* <code>std::nested_exception</code>：空基类，提供存储和检索嵌套异常的接口
* <code>std::throw_with_nested</code>：模板函数，若异常不派生自<code>std::nested_exception</code>则包装它
* <code>std::rethrow_if_nested</code>：检查并重新抛出嵌套异常

=== 工作原理 ===
<mermaid>
graph TD
    A[抛出原始异常] --> B{是否继承自nested_exception?}
    B -->|否| C[用throw_with_nested包装]
    B -->|是| D[直接传递]
    C --> E[捕获点获得带上下文的异常]
</mermaid>

== 代码示例 ==

=== 基础用法 ===
<syntaxhighlight lang="cpp">
#include <iostream>
#include <exception>
#include <stdexcept>

void inner_function() {
    throw std::runtime_error("原始磁盘读取错误");
}

void outer_function() {
    try {
        inner_function();
    } catch (...) {
        std::throw_with_nested(std::runtime_error("外层文件处理失败"));
    }
}

int main() {
    try {
        outer_function();
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cerr << "捕获异常: " << e.what() << "\n";
        
        try {
            std::rethrow_if_nested(e);
        } catch (const std::exception& nested) {
            std::cerr << "嵌套异常: " << nested.what() << "\n";
        }
    }
}
</syntaxhighlight>

'''输出：'''
<pre>
捕获异常: 外层文件处理失败
嵌套异常: 原始磁盘读取错误
</pre>

=== 自定义异常类 ===
<syntaxhighlight lang="cpp">
#include <exception>

class NetworkException : public std::runtime_error {
    std::nested_exception nested;
public:
    NetworkException(const std::string& msg, std::exception_ptr eptr = nullptr)
        : std::runtime_error(msg) {
        if (eptr) nested = std::nested_exception(eptr);
    }
    
    void rethrow_nested() const { nested.rethrow_nested(); }
};

void handle_packet() {
    try {
        throw std::overflow_error("数据包大小超过限制");
    } catch (...) {
        throw NetworkException("网络层错误", std::current_exception());
    }
}
</syntaxhighlight>

== 实际应用场景 ==

=== 多层系统调试 ===
在以下场景中特别有用：
1. '''库开发'''：库函数捕获底层异常并添加语义信息
2. '''网络协议栈'''：物理层异常被逐层包装到应用层
3. '''文件系统操作'''：低层IO错误被包装为高层操作失败

=== 异常诊断增强 ===
通过嵌套异常可以构建完整的异常链，类似Java的<code>printStackTrace()</code>。扩展版打印函数：

<syntaxhighlight lang="cpp">
void print_exception(const std::exception& e, int level = 0) {
    std::cerr << std::string(level, ' ') << "Level " << level << ": " << e.what() << '\n';
    try {
        std::rethrow_if_nested(e);
    } catch (const std::exception& nested) {
        print_exception(nested, level + 1);
    }
}
</syntaxhighlight>

== 数学表示 ==
异常传播过程可以形式化为：
<math>
E_{final} = W(E_{n}, W(E_{n-1}, ... W(E_1, E_0)...))
</math>
其中：
* <math>W</math>是包装函数
* <math>E_0</math>是原始异常
* <math>E_{final}</math>是最外层异常

== 最佳实践 ==
1. 在跨模块边界时保留原始异常
2. 避免过度嵌套（通常不超过3层）
3. 为自定义异常类实现<code>nested_exception</code>支持
4. 在日志系统中记录完整异常链

== 限制与注意事项 ==
* 性能影响：异常包装涉及动态内存分配
* 不是所有异常都能嵌套（只有派生自<code>std::exception</code>的类）
* 需要C++11或更新标准

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[[Category:编程语言]]
[[Category:C++]]
[[Category:C++ 异常处理]]