异常与错误

传统错误处理

C风格的传统错误处理通常通过在出现异常时返回一个异常值(如-1)，main函数捕获到了异常值后，进行对应的提示与操作

如sqrt函数中，当输入值小于0时，返回-1，main函数捕获后输出错误信息，因为这里可以保证sqrt操作返回的都是非负数，所以可以设置-1值

进步之处：错误信息的输出应由main决定，因为sqrt函数仅仅为一个计算函数，不应该涉及输入输出流

另一种方法：为了不与值域冲突，可以返回一个pair<int, bool>，bool判断是否合法。但这样也会造成

注意：报错与退出逻辑不应该直接写在被调用函数中，合适的方法应该是返回值

Optional

返回Optional数据类型，该类型可以表示一个可能存在也可能不存在的值

当发现异常值传入，我们可以返回一个空值std::nullopt，让main函数捕获

判断时可以使用以下方法：

.has_value()判断返回的是否是异常值
或直接用该类型变量判断是否是异常值（存在一个bool的显式转换）
.value()获取正常值

缺点：当有多种错误类型区分的需求便无法处理

#include <optional>
#include <vector>
#include <iostream>

std::optional<int> findIndex(const std::vector<int>& data, int value) {
    for (size_t i = 0; i < data.size(); ++i) {
        if (data[i] == value) {
            return i; // 返回找到的索引
        }
    }
    return std::nullopt; // 未找到
}

int main() {
    std::vector<int> data = {1, 2, 3, 4, 5};
    auto index = findIndex(data, 3);

    if (index) {
    	std::cout << "Found at index: " << *index << std::endl;
    } else {
    	std::cout << "Value not found" << std::endl;
    }

    return 0;
}

错误码

通过设置一个全局变量错误码，当出现对应错误时，设置对应错误码并返回-1，main函数捕获并根据错误码处理

错误码的设置可以参考errno.h中的宏定义设置

使用strerror(errno)来输出对应错误

使用setlocate(LC_ALL, "zh-CN.UTF-8")

使用perror 在错误输出前加上一段描述加一个冒号

异常

错误码的缺点：无法自动穿透调用栈，必须编写代码并每一层都检查并保存错误码，一直传递，有时候还需要转换；并且错误码无法携带更多完整信息

这时我们需要使用异常，包含三个部分：try，catch，throw

try用于检查后面大括号中代码块所产生的异常
catch用于捕获和处理上述异常
throw用于在try中抛出异常

其中，throw抛出的异常可以是标准库中定义的异常类，传入string类型的参数用于描述异常

e.g.

#include <iostream>
using namespace std;

double divide(double a, double b){
  if (b==0){
    throw runtime_error("Divided by zero");
  }
  return a/b;
}

int main(){
  try{
    int c= divide(1,0);
    cout << c << endl;
  }
  catch(runtime_error& e){
    cout <<"exception: "<<e.what()<<endl; 
  }
}

throw

C++中可以将各种类型的变量、对象与指针作为异常抛出

对应在catch代码中要设置为对应类型即可捕获到对应异常

一般推荐使用自定义或标准库中的异常类，如可以创建错误类继承自std::exception类，并手动修改异常

catch

catch代码块只能捕捉到括号中指定的类型，如果捕获的是类对象，则可以捕获到该类以及继承类中的对象

一个try代码块可以跟多个catch代码块，原则：越专用的越靠前，越通用的越靠后

对于未知异常，可以使用catch(...)捕获，不过不建议捕获自己代码无法处理的异常，而是留给能处理的代码或者让程序终止

资源管理

当函数中内存释放的部分出现在了异常后，则会在抛出异常后结束函数，从而导致内存泄漏

我们可以使用类进行封装，当类对象被自动释放时，会调用析构函数进行释放

我们也可以使用智能指针来封装，当抛出异常后，封装的对象会被自动释放

上述资源管理的方式称为RAII(Resource Acquisition Is Initialization)

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【C++】异常