C++ 异常处理库 stdexcept
关键要点
<stdexcept>是 C++ 标准库中的一个头文件，定义了标准异常类，用于处理程序运行时的错误。- 它包含逻辑错误（如参数无效）和运行时错误（如内存分配失败）两大类异常。
- 常用异常类包括
std::invalid_argument（无效参数）和std::out_of_range（索引越界）。 - 通过
try-catch块和throw关键字，可以捕获和处理这些异常。
什么是 <stdexcept>
<stdexcept> 是 C++ 提供的一个头文件，包含一组标准异常类，用于处理程序运行时的错误情况。这些异常类从 std::exception 派生，提供了标准化的错误报告和处理方式，适合各种编程场景。
主要异常类
<stdexcept> 中的异常类主要分为两类：
- 逻辑错误：由程序逻辑问题引起，例如参数无效或索引越界。
- 运行时错误：在运行时发生的不可控错误，例如内存分配失败。
以下是常见异常类的例子：
std::invalid_argument：用于处理无效的函数参数。std::out_of_range：用于处理数组或容器访问越界的情况。
如何使用
使用 <stdexcept> 时，先包含头文件 #include <stdexcept>，然后通过 try-catch 块捕获异常。例如：
try {
throw std::invalid_argument("参数无效");
} catch (const std::invalid_argument& e) {
std::cerr << "捕获异常: " << e.what() << std::endl;
}详细报告：C++ 异常处理库 <stdexcept> 的全面分析
引言
C++ 中的异常处理是一种重要的错误处理机制，它允许程序在遇到错误时，能够优雅地处理这些错误，而不是直接崩溃。<stdexcept> 是 C++ 标准库中的一个头文件，定义了一组标准异常类，这些类从 std::exception 派生，用于报告和处理程序运行时的错误情况。本报告将详细讲解 <stdexcept> 的功能、异常类列表、使用方法以及最佳实践，适合希望深入了解的用户。
<stdexcept> 的背景与重要性
异常处理是 C++ 编程中不可或缺的一部分，它通过 try、catch 和 throw 关键字实现错误检测和处理。<stdexcept> 提供了标准化的异常类，方便程序员在不同场景下统一处理错误。例如，内存分配失败可以用 std::bad_alloc 表示，参数无效可以用 std::invalid_argument 表示。这些标准异常类提高了代码的可读性和可维护性。
根据 2025 年 7 月 12 日的最新资料，<stdexcept> 是 C++ 标准库的核心组件，广泛应用于企业级开发和学术研究中。
异常类的分类与详细说明
<stdexcept> 中的异常类主要分为两大类：逻辑错误（Logic Errors）和运行时错误（Runtime Errors）。以下是详细分类和说明：
| 类别 | 基类 | 子类及描述 |
|---|---|---|
| 逻辑错误 | logic_error | – domain_error：参数超出有效范围（如数学函数的定义域错误）。– invalid_argument：函数参数无效（如负数传递给要求正数的函数）。– length_error：容器长度超出限制（如分配超过最大大小的数组）。– out_of_range：访问容器的非法索引（如数组越界）。– future_error：与 std::future 相关的未知错误。 |
| 运行时错误 | runtime_error | – range_error：结果超出预期范围（如数学计算结果超出表示范围）。– overflow_error：算术运算溢出（如整数相加超过最大值）。– underflow_error：算术运算下溢（如浮点数相乘小于最小值）。– system_error：系统相关的错误。 |
此外，还有一些其他异常类：
std::exception：所有标准异常类的基类，提供what()方法返回异常描述。std::bad_exception：在异常处理过程中发生的错误，例如抛出未知类型的异常。std::bad_alloc：内存分配失败，通常由new操作符抛出。std::bad_cast：类型转换失败，例如dynamic_cast失败。std::bad_typeid：typeid操作失败，例如对空指针应用typeid。
使用方法与示例
要使用 <stdexcept> 中的异常类，需要先包含头文件：
#include <stdexcept>然后，可以通过 throw 关键字抛出异常，并使用 try-catch 块捕获和处理异常。以下是几个典型示例：
- 使用
std::invalid_argument
#include <iostream>
#include <stdexcept>
int main() {
try {
int value = -5;
if (value < 0) {
throw std::invalid_argument("Negative value not allowed");
}
std::cout << "Value is: " << value << std::endl;
} catch (const std::invalid_argument& e) {
std::cerr << "捕获异常: " << e.what() << std::endl;
}
return 0;
}输出：
捕获异常: Negative value not allowed- 使用
std::out_of_range
#include <iostream>
#include <stdexcept>
#include <vector>
int main() {
try {
std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
int index = 5;
if (index >= vec.size()) {
throw std::out_of_range("Index out of range");
}
std::cout << "Element at index " << index << ": " << vec[index] << std::endl;
} catch (const std::out_of_range& e) {
std::cerr << "捕获异常: " << e.what() << std::endl;
}
return 0;
}输出：
捕获异常: Index out of range- 自定义异常
用户也可以创建自定义异常类，继承自<stdexcept>中的标准异常类。例如：
#include <stdexcept>
#include <string>
class MyException : public std::runtime_error {
public:
MyException(const std::string& message) : std::runtime_error(message) {}
};
int main() {
try {
throw MyException("This is a custom exception");
} catch (const std::runtime_error& e) {
std::cerr << "捕获运行时错误: " << e.what() << std::endl;
}
return 0;
}输出：
捕获运行时错误: This is a custom exception最佳实践与注意事项
- 选择合适的异常类：根据错误类型选择合适的异常类，例如逻辑错误用
logic_error派生类，运行时错误用runtime_error派生类。 - 异常处理层次：在
try-catch块中，捕获更具体的异常类型（如std::invalid_argument）优先于基类（如std::exception），以便提供更精确的错误信息。 - 性能考虑：异常处理可能会影响性能，特别是在频繁抛出和捕获异常的场景下，建议在关键路径上尽量避免不必要的异常使用。
- 文档和注释：在抛出异常时，提供清晰的错误信息（如通过
what()方法），帮助调试和维护。
总结
<stdexcept> 库为 C++ 提供了丰富的标准异常类，帮助程序员在编程中有效地处理各种错误情况。通过了解逻辑错误和运行时错误的区别，以及如何使用 try-catch 块和 throw 关键字，可以显著提高代码的可靠性和可维护性。无论是企业级开发还是学术研究，<stdexcept> 都是不可或缺的工具。
参考资料：
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