【C++数据结构】异常简介与异常类的构建

news2024/10/6 16:31:20

文章目录

  • 前言
  • 一、异常简介
    • 1.1 异常是什么
    • 1.2 为什么需要异常?
    • 1.3 异常使用示例
  • 二、异常类族的构建
    • 2.1 为什么需要异常类族
    • 2.2 异常类族的好处
    • 2.3 如何设计异常类族
  • 三、异常类族的实现
    • 3.1 顶层父类的实现
      • 为什么需要加init函数
      • 实现init函数
      • 实现构造函数
      • 拷贝构造和赋值操作符
        • 拷贝构造
        • 复制操作运算符
      • 获取message和location
      • 析构函数
        • 纯虚析构函数为什么可以实现
        • 实现代码
      • 3.2 异常子类的实现
      • 子类实现代码
  • 总结


前言

异常处理是C++编程中至关重要的一个方面,它允许程序在运行时发生错误时进行适当的处理,而不会导致程序崩溃。异常是一种用于处理错误情况的机制,使代码更具可维护性和可靠性。在本文中,我们将首先介绍什么是异常,为什么需要它,以及如何在C++中使用异常。然后,我们将讨论如何构建自定义异常类,提供给我们自己的数据结构使用,并提供一些示例代码来说明异常的使用。


一、异常简介

1.1 异常是什么

异常是在程序执行期间发生的错误或异常情况的一种信号。这些异常可能包括除以零、访问无效内存、文件未找到等情况。异常的存在使我们能够捕获和处理这些错误,而不是简单地让程序崩溃。

1.2 为什么需要异常?

异常处理有以下几个重要优势:

可维护性:异常允许程序员将错误处理代码与正常业务逻辑分离。这使得代码更加清晰和可维护。

可靠性:异常处理可以防止程序崩溃,即使在出现错误时,程序仍然能够继续执行。这有助于提高程序的可靠性。

错误传递:异常允许错误信息从发生错误的地方传递到处理错误的地方,这样错误处理代码可以采取适当的措施。

1.3 异常使用示例

在C++中,异常是通过try、catch和throw关键字来处理的。以下是异常处理的基本用法示例:

try {
    // 有可能引发异常的代码
    if (someCondition) {
        throw SomeException(); // 抛出异常
    }
} catch (const SomeException& ex) {
    // 处理异常的代码
    std::cerr << "Caught an exception: " << ex.what() << std::endl;
}

在这里插入图片描述

在这个示例中,我们在try块中放置可能引发异常的代码,如果异常发生,它将被catch块捕获,然后我们可以在catch块中处理异常。

总之,异常处理是C++编程中的重要组成部分,它允许我们更好地处理错误情况,提高代码的可维护性和可靠性。

二、异常类族的构建

2.1 为什么需要异常类族

对于我们现代的C++库而言,必然包含充要的异常类族

2.2 异常类族的好处

结构化异常处理:异常类族提供了一种结构化的方法来处理不同类型的异常。通过继承关系,异常可以被分类,从而使程序员能够针对特定类型的异常编写适当的处理代码。

类型安全:每个异常类都是具体的异常类型,这意味着在异常抛出和捕获时,编译器可以确保异常的类型匹配。这提供了更高的类型安全,防止混淆不同类型的异常。

可读性和可维护性:异常类具有描述性的名称,使代码更易阅读和理解。程序员可以明确了解出现了什么类型的异常,而不需要深入分析异常的字符串消息。

异常信息传递:异常类通常包含有关异常的详细信息,例如错误消息。这使得在捕获异常后,可以轻松获取关于异常发生的情况的信息,以便进行日志记录、错误报告或其他处理。

自定义异常:程序员可以轻松创建自定义异常类,以满足其特定需求。这允许在应用程序中定义特定的异常类型,以便更好地处理特定情况。

标准库支持:C++标准库提供了一组标准异常类,如 std::runtime_error 和 std::logic_error,这些异常类覆盖了许多常见的错误情况,使异常处理更加方便。

多态性:异常类的继承体系允许多态性。这意味着可以捕获通用的基类异常,也可以捕获派生类异常,以实现更具体的处理。

2.3 如何设计异常类族

因为我们是面向对象的C++,设计一些东西就会用上继承,我们这里也不例外,我们首先需要一个Exception的顶层父类,然后根据我们的数据结构的需要抽象出下面这些子异常类。

在这里插入图片描述

三、异常类族的实现

3.1 顶层父类的实现

对于我们的异常类顶层父类可以抽象成下面这种形式:

class Exception
{
protected:
    char* m_message;
    char* m_location;
	
	void init(const char* message, const char* file, int line);	
public:
    Exception(const char* message);
    Exception(const char* file, int line);
    Exception(const char* message, const char* file, int line);

    Exception(const Exception& e);
    Exception& operator= (const Exception& e);

    virtual const char* message() const;
    virtual const char* location() const;

    virtual ~Exception() = 0;
};

在这里插入图片描述

这段代码定义了一个名为 Exception 的C++类,它是一个抽象基类,意味着不能直接创建 Exception 类的对象,而只能通过它的派生类来创建对象。
让我逐个解释这个类的成员和函数:

1.protected 成员变量:

2.char* m_message;:这是一个指向字符数组的指针,用于存储异常消息的文本。
3.char* m_location;:这是一个指向字符数组的指针,用于存储异常的位置信息(例如文件名、行号等)。

4.protected 函数:

5.void init(const char* message, const char* file, int line);:这是一个用于初始化异常对象的辅助函数。它接受异常消息、文件名和行号作为参数,并将它们存储在对应的成员变量中。

6.public 构造函数:

7.Exception(const char* message);:接受一个异常消息作为参数的构造函数。它调用了 init 函数来初始化成员变量。
8.Exception(const char* file, int line);:接受文件名和行号作为参数的构造函数。它也调用了 init 函数来初始化成员变量。
9.Exception(const char* message, const char* file, int line);:接受异常消息、文件名和行号作为参数的构造函数。它同样调用了 init 函数来初始化成员变量。

10.public 拷贝构造函数和赋值运算符重载:

11.Exception(const Exception& e);:拷贝构造函数,用于从另一个 Exception 对象创建一个新对象。
12.Exception& operator= (const Exception& e);:赋值运算符重载,用于将一个 Exception 对象的值赋给另一个对象。

13.public 虚拟成员函数:

14.virtual const char* message() const;:返回异常的消息文本。这是一个虚拟函数,意味着它可以在派生类中被覆盖以提供特定的实现。
15.virtual const char* location() const;:返回异常的位置信息。同样也是一个虚拟函数。

16.public 纯虚析构函数:

17.virtual ~Exception() = 0;:定义了一个纯虚析构函数。这使得 Exception 类成为一个抽象基类,因为派生类必须提供自己的析构函数实现。

总的来说,这个 Exception 类提供了一个基本的框架,用于派生出特定类型的异常类。它包含了用于初始化成员变量的辅助函数、构造函数和一些虚拟函数,以及一个纯虚析构函数,以保证它是一个抽象基类。派生类可以继承这个基类,并根据需要实现自己的异常类型。

为什么需要加init函数

因为我们这几个构造函数的实现逻辑都是差不多的,使用这种方法可以简化我们代码的可阅读性。

实现init函数

void Exception::init(const char* message, const char* file, int line)
{
	m_message = message;
}

在这里插入图片描述

由于我们的参数是外部传进来的,我们无法得知其生命周期,所以我们这种直接m_message = message他是不安全的。

那么如何解决呢?我们可以拷贝一份字符串出来,那么两个字符串之间就互不干扰了。

void Exception::init(const char* message, const char* file, int line)
{
	m_message = strdup(message);
}

在这里插入图片描述

使用strdup即可复制字符串到堆空间.

接下来,我们需要把file和line放到m_location里面。
但是file并不是必须要填写的,所以我们需要判断file是否是空

if (file != nullptr)
{
	
}

如果是空,则下面这样处理:

if (file != nullptr)
{
	
}
else
{
	m_location = nullptr;
}

接下来需要我们定义一个sl变量,用于存储line字符串
然后我们使用itoa函数把line这个int类型的变量变成字符串。

接下来,使用malloc申请m_location变量。
有同学就有疑问了:为什么需要+2呢,不是只需要把file和sl填进去不就ok啦?
不是这样的,我们的file文件名肯定需要和我们的line隔开,所以我们需要+1
因为还要有个\0,所以+1

最后的结果就是+2

我们申请完空间之后,然后进行字符串操作即可。

char sl[16] = { 0 };

_itoa(line, sl, 10);

m_location = static_cast<char *>(malloc(sizeof(strlen(file) + strlen(sl) + 2)));
m_location = strcpy(m_location, file);
m_location = strcat(m_location, ":");
m_location = strcat(m_location, sl);

在这里插入图片描述

实现构造函数

因为上面我们实现了init函数,我们只需要调用init函数即可快速解决问题

Exception::Exception(const char* message)
{
    init(message, NULL, 0);
}

Exception::Exception(const char* file, int line)
{
    init(NULL, file, line);
}

Exception::Exception(const char* message, const char* file, int line)
{
    init(message, file, line);
}

在这里插入图片描述

拷贝构造和赋值操作符

因为我们这里涉及到指针,所以肯定需要使用深拷贝,所以我们需要自己实现拷贝构造函数和赋值操作符

拷贝构造

拷贝构造非常简单,只需要把e.m_message和e.m_location复制一份即可

Exception::Exception(const Exception& e)
{
    m_message = strdup(e.m_message);
    m_location = strdup(e.m_location);
}

在这里插入图片描述

复制操作运算符

他和拷贝构造的区别:
要先判断是否为自赋值,自赋值直接返回自己即可。

我们赋值m_message和m_location的时候,要先free调原来的东西,万一我们里面已经有东西了,
赋值之后,那原来的东西没了,不就内存泄露了吗,所以需要先free调原来的东西,以防万一

Exception& Exception::operator= (const Exception& e)
 {
     if (this != &e)
     {
         free(m_message);
         free(m_location);

         m_message = _strdup(e.m_message);
         m_location = _strdup(e.m_location);
     }

     return *this;
 }

在这里插入图片描述

获取message和location

这两个函数非常简单,直接返回即可。

const char* Exception::message() const
{
    return m_message;
}

const char* Exception::location() const
{
    return m_location;
}

在这里插入图片描述

析构函数

有同学就会疑问:上面的析构函数不是纯虚函数吗,为什么还可以去实现析构函数呢。

纯虚析构函数为什么可以实现

在C++中,纯虚析构函数(pure virtual destructor)是一种特殊的虚函数,通常用于定义抽象基类(abstract base class)。纯虚析构函数本身不需要提供实际的实现,但它可以在派生类中提供实现。这可能会让人感到疑惑,为什么可以这样做。
这种情况下,允许在基类中声明一个纯虚析构函数的主要原因是确保派生类在销毁时能够正确地释放资源。当一个对象被销毁时,C++会沿着继承层次结构的反向顺序依次调用每个类的析构函数。如果基类的析构函数是纯虚函数而没有提供实际实现,派生类必须提供自己的析构函数,否则编译器将报错。
派生类提供实现的好处是,它可以执行特定于派生类的清理操作,然后调用基类的析构函数以确保所有层次的对象都被正确地销毁。这种机制对于资源管理非常有用,例如在派生类中释放内存或关闭文件句柄等。
下面是一个示例,说明如何使用纯虚析构函数:

class Base {
public:
    virtual ~Base() = 0; // 纯虚析构函数的声明
};

Base::~Base() {
    // 这是纯虚析构函数的默认实现
}

class Derived : public Base {
public:
    ~Derived() {
        // 在派生类中提供实际的析构函数实现
        // 执行特定于派生类的清理操作
    }
};

int main() {
    Base* obj = new Derived;
    delete obj; // 通过基类指针删除对象,派生类的析构函数将被调用
    return 0;
}

在上面的示例中,Base 类中声明了一个纯虚析构函数,而 Derived 类提供了实际的析构函数实现。当通过基类指针删除 Derived 类的对象时,派生类的析构函数将被调用,确保资源得到正确释放。这种方式允许使用多态性来管理对象的生命周期,同时确保正确的资源清理。

实现代码
Exception::~Exception()
{
    free(m_message);
    free(m_location);
}

在这里插入图片描述

3.2 异常子类的实现

我们已经实现完我们的父类了,接下来就需要实现我们的子类。子类非常简单,我们只需要调用父类的构造函数就可以,接下来是其代码。
在这里插入图片描述

子类实现代码

class ArithmeticException : public Exception
{
public:
    ArithmeticException() : Exception(0) { }
    ArithmeticException(const char* message) : Exception(message) { }
    ArithmeticException(const char* file, int line) : Exception(file, line) { }
    ArithmeticException(const char* message, const char* file, int line) : Exception(message, file, line) { }

    ArithmeticException(const ArithmeticException& e) : Exception(e) { }

    ArithmeticException& operator= (const ArithmeticException& e)
    {
        Exception::operator=(e);

        return *this;
    }
};

class NullPointerException : public Exception
{
public:
    NullPointerException() : Exception(0) { }
    NullPointerException(const char* message) : Exception(message) { }
    NullPointerException(const char* file, int line) : Exception(file, line) { }
    NullPointerException(const char* message, const char* file, int line) : Exception(message, file, line) { }

    NullPointerException(const NullPointerException& e) : Exception(e) { }

    NullPointerException& operator= (const NullPointerException& e)
    {
        Exception::operator=(e);

        return *this;
    }
};

class IndexOutOfBoundsException : public Exception
{
public:
    IndexOutOfBoundsException() : Exception(0) { }
    IndexOutOfBoundsException(const char* message) : Exception(message) { }
    IndexOutOfBoundsException(const char* file, int line) : Exception(file, line) { }
    IndexOutOfBoundsException(const char* message, const char* file, int line) : Exception(message, file, line) { }

    IndexOutOfBoundsException(const IndexOutOfBoundsException& e) : Exception(e) { }

    IndexOutOfBoundsException& operator= (const IndexOutOfBoundsException& e)
    {
        Exception::operator=(e);

        return *this;
    }
};

class NoEnoughMemoryException : public Exception
{
public:
    NoEnoughMemoryException() : Exception(0) { }
    NoEnoughMemoryException(const char* message) : Exception(message) { }
    NoEnoughMemoryException(const char* file, int line) : Exception(file, line) { }
    NoEnoughMemoryException(const char* message, const char* file, int line) : Exception(message, file, line) { }

    NoEnoughMemoryException(const NoEnoughMemoryException& e) : Exception(e) { }

    NoEnoughMemoryException& operator= (const NoEnoughMemoryException& e)
    {
        Exception::operator=(e);

        return *this;
    }
};

class InvalidParameterException : public Exception
{
public:
    InvalidParameterException() : Exception(0) { }
    InvalidParameterException(const char* message) : Exception(message) { }
    InvalidParameterException(const char* file, int line) : Exception(file, line) { }
    InvalidParameterException(const char* message, const char* file, int line) : Exception(message, file, line) { }

    InvalidParameterException(const InvalidParameterException& e) : Exception(e) { }

    InvalidParameterException& operator= (const InvalidParameterException& e)
    {
        Exception::operator=(e);

        return *this;
    }
};

class InvalidOperationException : public Exception
{
public:
    InvalidOperationException() : Exception(0) { }
    InvalidOperationException(const char* message) : Exception(message) { }
    InvalidOperationException(const char* file, int line) : Exception(file, line) { }
    InvalidOperationException(const char* message, const char* file, int line) : Exception(message, file, line) { }

    InvalidOperationException(const InvalidOperationException& e) : Exception(e) { }

    InvalidOperationException& operator= (const InvalidOperationException& e)
    {
        Exception::operator=(e);

        return *this;
    }
};

在这里插入图片描述


总结

异常处理是C++编程中至关重要的一个方面,它允许程序在运行时发生错误时进行适当的处理,而不会导致程序崩溃。异常是一种用于处理错误情况的机制,使代码更具可维护性和可靠性。在本文中,我们将首先介绍什么是异常,为什么需要它,以及如何在C++中使用异常。然后,我们将讨论如何构建自定义异常类,提供给我们自己的数据结构使用,并提供一些示例代码来说明异常的使用。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1182767.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

常见面试题-TCP三次握手四次挥手

TCP 三次握手/四次挥手 参数用途SYN用于启动和建立连接时&#xff0c;同步设备之间的序列号。0到2^32 - 1的随机数。ACK向另一端确认已经收到 SYN&#xff0c;数值为收到 SYN 增一。SYN-ACK确认之前收到了 SYN&#xff0c;数值为自定义值。FIN终止连接。RST重置连接。 三次握…

【vite】vite.defineConfig is not a function/npm无法安装第三方包问题

当使用vite命令 npm init vite-app 项目名称时配置 import vue from vitejs/plugin-vueexport default defineConfig({plugins: [vue()] })会报错vite.defineConfig is not a function 还有就是npm下载的时候也会报错 原因vite插件vitejs/plugin-vue和vite版本问题 解决 调…

现一个智能的SQL编辑器

补给资料 管注公众号&#xff1a;码农补给站 前言 目前我司的多个产品中都支持在线编辑 SQL 来生成对应的任务。为了优化用户体验&#xff0c;在使用 MonacoEditor 为编辑器的基础上&#xff0c;我们还支持了如下几个重要功能&#xff1a; 多种 SQL 的语法高亮多种 S…

Doris:MySQL数据同步到Doris的N种方式

目录 1.CSV文件方式 1.1 导出mysql数据 1.2 导入数据 2.JDBC 编码方式 3.JDBC Catalog 方式 3.1 上传mysql驱动包 3.2 创建mysql catalog 3.3. 插入数据 4.Binlog Load 方式 1.CSV文件方式 当mysql与doris服务之间无法通过网络互联时&#xff0c;可以通过将mysql数据导…

请按规范写Python

一、写在前面 代码被阅读的次数远多于编写的次数。 我们可能花费很多时间来编写一段代码&#xff0c;一旦完成后大概率就再不会重新写它。当这段代码不仅是自己用时&#xff0c;就得注意了&#xff0c;每次自己或其他人浏览&#xff0c;需要快速知道它的作用及编写它的原因&a…

集合框架:List系列集合:特点、方法、遍历方式、ArrayList,LinkList的底层原理

目录 List集合 特有方法 遍历方式 1. 使用普通 for 循环&#xff1a; 2. 使用增强型 for 循环&#xff08;foreach&#xff09;&#xff1a; 3. 使用迭代器&#xff08;Iterator&#xff09;&#xff1a; 4. 使用 Java 8 的流&#xff08;Stream&#xff09;API&#xff…

Sketch是什么软件,如何收费和获得免费版

Sketch软件为设计师构建了一个优秀的本地Mac应用程序。Sketch是整个设计过程的平台&#xff0c;通过基于Web的工具共享工作&#xff0c;获取反馈&#xff0c;测试原型&#xff0c;并将其移交给任何浏览器。Sketch软件的定价根据不同的许可类型和订阅计划而变化。本文从Sketch软…

微信小程序:怎么在一个js中修改另一个js的数据(这里通过缓存进行实现)

实例&#xff1a;现有两个页面index.js和category.js,我现在想在index.js中修改category.js的数据 初始数据 category [{name: 物流配送,list: [{id: 1,job: 外卖骑手,checked: true}, {id: 2,job: 快递员,checked: false}, {id: 3,job: 司机,checked: false}, {id: 4,job: …

Spring Cloud - 通过 Gateway webflux 编程实现网关异常处理

一、webflux 编程实现网关异常处理 我们知道在某一个服务中出现异常&#xff0c;可以通过 ControllerAdvice ExceptionHandler 来统一异常处理&#xff0c;即使是在微服务架构中&#xff0c;我们也可以将上述统一异常处理放入到公共的微服务中&#xff0c;这样哪一个微服务需要…

供应链金融融资模式

目录 应收账款融资 库存融资 预付款融资 舍得,只舍不得的人时领袖,先舍后得的人是老板,而只得不舍的人唯有乞丐。 应收账款融资 上游企业(供应商、卖方)为取得运营资金,以与买方(核心企业)签订的贸易合同产生的应收账款为基础,为卖方提供以合同项下的应收账款作为还款…

SSM项目与Redis整合以及Redis注解式开发以及Redis击穿穿透雪崩

目录 前言 一、SSM项目整合Redis 1.导入pom依赖 2.Spring-redis相关配置 3.Spring上下文配置 二、redis注解式缓存 1.Cacheable 注解 2.CachePut 注解 3.CacheEvict 注解 三、redis击穿、穿透、雪崩 1. 缓存击穿 2. 缓存穿透 3. 缓存雪崩 前言 当将SSM项目与Red…

【算法设计实验二】分治法解决棋盘覆盖问题

import java.util.*;public class Main {static int cnt0;public static void main(String[] args){Scanner scnew Scanner(System.in);System.out.println("请输入棋盘边长大小&#xff01;");int nsc.nextInt();int[][] gnew int[n][n];System.out.println("请…

word图片的标题跑到了图片的上方。

问题描述&#xff1a;在写论文时&#xff0c;在word文档中插入了一个svg图片&#xff0c;然后在图片下方输入标题。后面可能是调整了svg图片的大小&#xff0c;标题跑到了图片的上方。 具体情况如下图所示。标题明显跑到了图片的上方。 解决办法&#xff1a;把svg图片格式调成…

RTC实时时钟——DS1302

DS1302目录 一、DS1302简介引脚定义与推荐电路 二、芯片手册1.操作寄存器的定义2.时序定义dc1302.cds1302.h 三、蓝桥杯实践 一、DS1302简介 RTC(Real Time Clock):实时时钟&#xff0c;是一种集成电路&#xff0c;通常称为时钟芯片。现在流行的串行时钟电路很多&#xff0c;如…

[java进阶]——方法引用改写Lambda表达式

&#x1f308;键盘敲烂&#xff0c;年薪30万&#x1f308; 目录 &#x1f4d5;概念介绍&#xff1a; ⭐方法引用的前提条件&#xff1a; 1.引用静态方法 2.引用构造方法 ①类的构造&#xff1a; ②数组的构造&#xff1a; 3.引用本类或父类的成员方法 ①本类&#xff1…

深入理解ClickHouse跳数索引

一、跳数索引​ 影响ClickHouse查询性能的因素很多。在大多数场景中&#xff0c;关键因素是ClickHouse在计算查询WHERE子句条件时是否可以使用主键。因此&#xff0c;选择适用于最常见查询模式的主键对于表的设计至关重要。 然而&#xff0c;无论如何仔细地调优主键&#xff…

深度图(Depth Map)

文章目录 深度图深度图是什么深度图的获取方式激光雷达或结构光等传感器的方法激光雷达RGB-D相机 双目或多目相机的视差信息计算深度采用深度学习模型估计深度 深度图的应用场景扩展阅读 深度图 深度图是什么 深度图&#xff08;depth map&#xff09;是一种灰度图像&#xf…

Windows 10 启用 Hyper-V

文章目录 Windows 10 启用 Hyper-V打开控制面板打开任务管理器 Windows 10 启用 Hyper-V 打开控制面板 打开程序和功能 启用或关闭Windows功能 立即重启 打开任务管理器 出现下图&#xff0c;代表已启用

医院pacs系统是什么?

医院pacs系统是什么&#xff1f; PACS系统的概念已从原来将数字化的医学影像通过网络传送到连接在网络上的影像显示工作站上作一般显示和进行数字化存储&#xff0c;发展成为以数字化诊断&#xff08;无纸化、无胶片化&#xff09;为核心的整个影像管理过程&#xff0c;包括&a…

2023/11/7 JAVA学习

ctrl alt t自动重写