C++异常类型有哪些？std::exception详解

std::exception是C++标准异常类的基类，定义在<exception>头文件中，提供虚函数what()返回错误信息。常见派生类包括：1. std::bad_alloc（内存分配失败）；2. std::bad_cast（类型转换失败）；3. std::bad_typeid（typeid作用于NULL指针）；4. std::logic_error（逻辑错误，如invalid_argument、length_error、domain_error）；5. std::runtime_error（运行时错误，如range_error、overflow_error、underflow_error）。逻辑错误用于可通过代码审查发现的问题，运行时错误则因外部条件触发。使用时应根据错误类型选择具体派生类，并按引用捕获以避免拷贝和切片。

C++标准库提供了一套异常类体系，主要以std::exception为基类。当你在写程序时遇到错误，比如内存分配失败、数组越界、类型转换出错等情况，标准库会抛出这些类型的异常。理解它们有助于你更好地处理错误。

std::exception 是什么？

std::exception是所有标准异常类的基类，定义在<exception>头文件中。它提供了一个虚函数what()，用于返回错误信息的C风格字符串。虽然这个接口很简单，但它是整个C++标准异常体系的基础。

你可以这样使用它：

try {
    // 可能抛异常的代码
} catch (const std::exception& e) {
    std::cerr << "Exception caught: " << e.what() << std::endl;
}

不过，通常你不直接抛std::exception对象，而是用它的派生类来表示具体的错误类型。

常见的标准异常类有哪些？

C++标准库提供了多个从std::exception派生的异常类，每个都有特定用途。常见的一些包括：

• std::bad_alloc：new操作符在内存分配失败时抛出。
• std::bad_cast：dynamic_cast失败时抛出（用于多态类型转换）。
• std::bad_typeid：typeid作用于NULL指针时抛出。
• std::bad_exception：当异常规范不匹配时可能抛出（现在较少使用）。
• std::logic_error：表示可以通过逻辑检查发现的错误。
• std::runtime_error：表示运行时才能检测到的错误。

这些类都定义在不同的头文件中，例如<stdexcept>包含大部分逻辑和运行时错误类。

logic_error 和 runtime_error 有什么区别？

这两个类是最常用的异常基类，供用户自定义异常使用。

std::logic_error

代表程序逻辑错误，理论上可以在编译前通过代码审查发现。比如：

• std::invalid_argument：参数无效。
• std::length_error：试图创建超过最大长度的对象。
• std::domain_error：数学域错误（如负数开平方）。

举个例子，当你写一个函数，要求输入必须大于0，但传进来的是-1，这时候就可以抛std::invalid_argument。

std::runtime_error

这类错误往往无法在编译或设计阶段预测，只有在运行时才会暴露。例如：

• std::range_error：计算结果超出了可表示范围。
• std::overflow_error：数值过大导致溢出。
• std::underflow_error：浮点下溢。

比如你在做除法运算，分母可能是0，那应该抛出std::runtime_error("division by zero")。

两者的主要区别在于错误发生的时间点和是否可以通过编程预防。

如何选择正确的异常类型？

抛出合适的异常类型，能让调用者更容易理解和处理错误。以下是一些实用建议：

• 如果是内存分配失败，优先考虑std::bad_alloc。
• 如果是类型转换问题，看情况使用std::bad_cast或std::bad_typeid。
• 如果是你自己写的逻辑错误，继承std::logic_error。
• 如果是系统资源、IO或外部依赖出错，用std::runtime_error更合适。
• 尽量不要直接抛std::exception，也不要裸抛字符串。

举个实际的例子：你写了一个解析配置文件的函数，如果文件格式不对，可以抛std::invalid_argument；如果读取过程中出现磁盘错误，就抛std::runtime_error。

另外，在捕获异常时，最好按引用捕获（const std::exception&），避免不必要的拷贝和对象切片。

基本上就这些。