Обработка исключений в C++: практические примеры try, catch, throw

Что такое обработка исключений в C++?

Обработка исключений позволяет C++ программам корректно восстанавливаться после непредвиденных ошибок во время выполнения. Когда возникает ошибка, управление переходит к специальному обработчику, который решает, как реагировать.

Помещая потенциально проблемный код в блок try и следуя за ним одним или несколькими блоками catch, вы даёте программе чёткий путь управления исключительными ситуациями.

Если исключение не брошено, блок try выполняется нормально, а обработчики пропускаются.

В этом уроке вы узнаете:

• Что такое обработка исключений и зачем она нужна
• Ключевые слова: throw, catch, try
• Синтаксис и распространённые паттерны
• Стандартные исключения библиотеки C++
• Как создавать и использовать пользовательские исключения

Зачем нужна обработка исключений?

Она даёт существенные преимущества:

• Разделяет логику обработки ошибок от основного кода, улучшая читаемость и поддерживаемость.
• Позволяет функциям сообщать только о заботящих их исключениях; вызывающие могут обрабатывать остальные.

Ключевые слова обработки исключений

Три ключевых слова образуют основу:

• throw — сигнализирует об ошибке, создавая объект исключения.
• catch — перехватывает исключение и предоставляет код реакции.
• try — отмечает область кода, которая может бросить исключение.

Код внутри try называется защищённым; если он бросает исключение, выполняется соответствующий блок catch.

Синтаксис

try {
    // защищённый код
} catch (Exception_Name exception1) {
    // обработка exception1
} catch (Exception_Name exception2) {
    // обработка exception2
}
// ... дополнительные catch-блоки

• Один try может сопровождаться множеством catch.
• Тип в каждом catch указывает, какое исключение перехватывается.
• Внутри catch перехваченное исключение доступно по выбранному идентификатору.

Пример 1: Доступ к элементу vector за пределами диапазона

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main() {
    vector<int> vec;
    vec.push_back(0);
    vec.push_back(1);
    try {
        vec.at(2); // за пределами диапазона
    } catch (exception& ex) {
        cout << "Exception occurred!" << endl;
    }
    return 0;
}

Вывод:

Скриншот кода:

Разбор кода:

1. Подключаем iostream и vector для ввода/вывода и контейнеров.
2. Используем пространство имён std.
3. Создаём vector<int> и заполняем двумя элементами.
4. Пытаемся обратиться к элементу за границами внутри try.
5. Перехватываем стандартное std::exception и выводим сообщение.
6. Возвращаемся из main.

Пример 2: Обработка деления на ноль

#include <iostream>
using namespace std;
double zeroDivision(int x, int y) {
    if (y == 0) {
        throw "Division by Zero!";
    }
    return static_cast<double>(x) / y;
}
int main() {
    int a = 11, b = 0;
    double c = 0;
    try {
        c = zeroDivision(a, b);
        cout << c << endl;
    } catch (const char* message) {
        cerr << message << endl;
    }
    return 0;
}

Вывод:

Скриншот кода:

Разбор кода:

1. Функция zeroDivision бросает C-строку при делении на ноль.
2. Вызов функции внутри try с выводом результата.
3. Перехват строкового исключения и вывод ошибки в cerr.

Стандартные исключения C++

Стандартная библиотека объявляет богатую иерархию исключений в <exception>. Наиболее часто используемые:

Исключение	Описание
std::exception	Базовый класс для всех стандартных исключений.
std::bad_alloc	Бросается new при нехватке памяти.
std::bad_cast	Бросается dynamic_cast при неудаче приведения.
std::bad_exception	Сигнализирует о неожиданном исключении.
std::bad_typeid	Бросается typeid для нулевого полиморфного glvalue.
std::logic_error	Ошибки, обнаруживаемые программистом.
std::domain_error	Недопустимый домен математической функции.
std::invalid_argument	Функция получила неверный аргумент.
std::length_error	Попытка создать слишком большую строку.
std::out_of_range	Бросается vector::at при индексе за пределами.
std::runtime_error	Ошибки времени выполнения, не попавшие в другие категории.
std::overflow_error	Математическое переполнение.
std::range_error	Значение вне диапазона для операции.
std::underflow_error	Математическое подтечение.

Пользовательские исключения

Базовый класс std::exception можно расширить для создания доменно-специфичных типов ошибок. Переопределение what() даёт описательное сообщение.

Пример: пользовательское исключение

#include <iostream>
#include <exception>
using namespace std;
class NewException : public exception {
public:
    const char* what() const noexcept override {
        return "newException occurred";
    }
} newex;
int main() {
    try {
        throw newex;
    } catch (exception& ex) {
        cout << ex.what() << '\n';
    }
    return 0;
}

Вывод:

Скриншот кода:

Разбор кода:

1. Наследуем NewException от std::exception и переопределяем what().
2. Создаём объект newex для броска.
3. Бросаем newex внутри try.
4. Перехватываем по ссылке к std::exception и печатаем сообщение через what().

Резюме

• Обработка исключений необходима для надёжных C++ приложений, восстанавливающихся после ошибок выполнения.
• Используйте try для защиты кода, catch для реакции, throw для сигнализации проблем.
• Используйте богатый набор стандартных исключений, расширяйте std::exception для кастомных типов ошибок.
• Держите логику обработки ошибок отдельно от бизнес-логики для чистого, поддерживаемого кода.