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= C++异常处理最佳实践 =

== 介绍 ==  
'''异常处理'''是C++中用于管理程序运行时错误的一种机制，它允许开发者将错误处理代码与正常业务逻辑分离，从而提高代码的可读性和可维护性。C++通过<code>try</code>、<code>catch</code>和<code>throw</code>关键字实现异常处理。本章将介绍异常处理的基本原理、最佳实践以及实际应用场景。

== 基本语法 ==  
C++异常处理的核心结构如下：  
<syntaxhighlight lang="cpp">
try {
    // 可能抛出异常的代码
    throw SomeException("Error message");
} catch (const SomeException& ex) {
    // 处理特定异常
    std::cerr << ex.what() << std::endl;
} catch (...) {
    // 捕获所有未处理的异常
    std::cerr << "Unknown exception occurred" << std::endl;
}
</syntaxhighlight>

=== 示例：除零错误处理 ===  
以下代码演示如何捕获除零异常：  
<syntaxhighlight lang="cpp">
#include <iostream>
#include <stdexcept>

double divide(int a, int b) {
    if (b == 0) {
        throw std::invalid_argument("Division by zero!");
    }
    return static_cast<double>(a) / b;
}

int main() {
    try {
        std::cout << divide(10, 0) << std::endl;
    } catch (const std::exception& ex) {
        std::cerr << "Error: " << ex.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

'''输出：'''  
<pre>
Error: Division by zero!
</pre>

== 最佳实践 ==  

=== 1. 优先使用标准异常 ===  
C++标准库提供了一系列预定义异常（如<code>std::runtime_error</code>、<code>std::invalid_argument</code>），应优先使用它们而非自定义异常。  

=== 2. 避免捕获所有异常（catch(...)） ===  
除非必要，否则避免使用<code>catch(...)</code>，因为它会隐藏未预期的错误。若必须使用，确保记录异常信息：  
<syntaxhighlight lang="cpp">
catch (...) {
    std::cerr << "Unexpected error occurred" << std::endl;
    throw; // 重新抛出异常
}
</syntaxhighlight>

=== 3. 异常安全保证 ===  
函数应提供以下三种异常安全保证之一：  
* '''基本保证'''：程序状态保持一致，无资源泄漏。  
* '''强保证'''：操作要么完全成功，要么回滚到初始状态。  
* '''不抛保证'''：函数承诺不抛出任何异常（用<code>noexcept</code>标记）。  

=== 4. 资源管理（RAII） ===  
使用'''资源获取即初始化（RAII）'''技术管理资源（如文件、内存），确保异常发生时资源被正确释放。例如：  
<syntaxhighlight lang="cpp">
#include <fstream>
#include <iostream>

void writeToFile(const std::string& filename) {
    std::ofstream file(filename);
    if (!file) {
        throw std::runtime_error("Failed to open file");
    }
    file << "Data"; // 若抛出异常，file的析构函数会自动关闭文件
}
</syntaxhighlight>

== 实际案例：文件处理 ==  
以下是一个结合RAII和异常处理的文件读取示例：  
<syntaxhighlight lang="cpp">
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <stdexcept>

std::vector<std::string> readLines(const std::string& filename) {
    std::ifstream file(filename);
    if (!file) {
        throw std::runtime_error("Cannot open file: " + filename);
    }

    std::vector<std::string> lines;
    std::string line;
    while (std::getline(file, line)) {
        lines.push_back(line);
    }

    if (file.bad()) {
        throw std::runtime_error("Error while reading file");
    }
    return lines;
}

int main() {
    try {
        auto lines = readLines("example.txt");
        for (const auto& line : lines) {
            std::cout << line << std::endl;
        }
    } catch (const std::exception& ex) {
        std::cerr << "File error: " << ex.what() << std::endl;
    }
}
</syntaxhighlight>

== 异常处理流程图 ==  
<mermaid>
graph TD
    A[开始] --> B{可能抛出异常的代码}
    B -->|无异常| C[正常执行]
    B -->|抛出异常| D[匹配catch块]
    D --> E[异常处理]
    E --> F[继续执行或终止]
</mermaid>

== 数学公式示例 ==  
若异常处理涉及概率计算（如错误率），可使用公式表示：  
<math>
P(\text{error}) = \frac{\text{异常次数}}{\text{总操作次数}}
</math>

== 总结 ==  
* 使用标准异常类型以提高代码可移植性。  
* 遵循RAII原则管理资源。  
* 明确函数的异常安全保证级别。  
* 在实际场景中（如文件I/O、网络请求）结合异常处理与日志记录。  

通过以上实践，可以编写出健壮且易于维护的C++代码。

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