1. C语言传统的处理错误的方式

传统的错误处理机制：
1. 终止程序，如assert，缺陷：用户难以接受。如发生内存错误，除0错误时就会终止程序。

2. 返回错误码，缺陷：需要程序员自己去查找对应的错误。如系统的很多库的接口函数都是通过把错误码放到errno中，表示错误。

实际中C语言基本都是使用返回错误码的方式处理错误，部分情况下使用终止程序处理非常严重的错误。

2. C++异常概念

异常是一种处理错误的方式：当一个函数发现自己无法处理的错误时就可以抛出异常，让函数的直接或间接的调用者处理这个错误。

throw: 当问题出现时，程序会抛出一个异常。这是通过使用 throw 关键字来完成的。

catch: 在您想要处理问题的地方，通过异常处理程序捕获异常 catch 关键字用于捕获异常，可以有多个catch进行捕获。

try: try 块中的代码标识将被激活的特定异常,它后面通常跟着一个或多个 catch 块。。

3. 异常的使用

如果有一个块抛出一个异常，捕获异常的方法会使用 try 和 catch 关键字。try 块中放置可能抛出异常的代码，try 块中的代码被称为保护代码。

举个例子：

这里是输入两个整数，进行相除，如果除数是0的话，就会出现问题。不过我们这里进行了捕捉，如果不捕捉程序就会终止。

这里throw后面可以跟任意类型的对象。

3.1 异常的抛出和匹配原则

1. 异常是通过抛出对象而引发的，该对象的类型决定了应该激活哪个catch的处理代码。

像这个有多个catch的，还是会找对象类型最匹配的那个，也就是第一个。

2. 被选中的处理代码是调用链中与该对象类型匹配且离抛出异常位置最近的那一个。

这里有两个try，它会走func里面的catch，main里面的catch就不会去了。

3. 抛出异常对象后，会生成一个异常对象的拷贝，因为抛出的异常对象可能是一个临时对象，所以会生成一个拷贝对象，这个拷贝的临时对象会在被catch以后销毁。（这里的处理类似于函数的传值返回）

4. catch(…)可以捕获任意类型的异常，问题是不知道异常错误是什么。
如果某些人在抛异常的时候，抛了一个大家都不知道的类型，此时没有匹配的catch，我们就可以使用catch(…)来放在程序终止。

5. 实际中抛出和捕获的匹配原则有个例外，并不都是类型完全匹配，可以抛出的派生类对象，使用基类捕获，这个在实际中非常实用。

4. C++标准库的异常体系

这是标准异常的基类。标准库组件抛出的所有对象都派生自此类。因此，可以通过引用捕获此类型来捕获所有标准异常。

这里的析构函数和what函数都被定义成了虚函数。what函数的作用是：返回错误信息。

C++ 提供了一系列标准的异常，我们可以在程序中使用这些标准的异常。它们是以父子类层次结构组织起来的：

举个例子：

这是分配内存失败时引发异常。

我们可以用这个派生类的类型来捕捉，也可以使用它的基类来捕捉。

5. 自定义异常体系

实际中我们可以去继承exception类实现自己的异常类。但是实际中很多地方是我们自己定义一套异常继承体系。因为C++标准库设计的不够好用。

举个例子：

我们可以自己定义一个异常类。里面有打印错误信息和错误码的函数。下面我们就可以自己去定义一些在某些情况下出现异常时可以返回错误信息：

这里写了一个网络服务的异常信息，它继承了上面的Exception类。它的构造函数可以添加一些参数，这样就能更加清楚是什么样子的错误。并且这个打印错误信息的函数是一个虚函数，这样可以重写。

这里就相当于一个网络服务的函数，因为在这里不好模拟出真正的网络错误，所有就用概率来表示。模10的意思是：只有10分之一的概率会触发这些错误。如果都没有，网络就成功。

这里捕捉一般我们只捕捉三个，一个是自己定义的，一个是标准库的(因为我们会用标准库里面的函数)，一个未知异常。并且这里还使用了多态的概念。

运行结果如下：

这样在catch的时候就会打印错误信息。

如果在某些时候，我们想发送一条信息，因为网络问题，需要多次发送，我们该这么设置呢？

这是一个发送服务，有网络错误和权限错误，错误码可以设置成2和1。现在的要求是：权限错误就直接报错，发送出现网络错误，要求重试10次。

如果是网络错误，那么就continue上面的循环继续去发送信息。

那么现在有什么问题呢？
如果是权限不足的错误，也break了。但是这个异常没有办法catch。

我们可以重新抛出异常，让下面的catch去捕捉。

运行结果如下：

6. 异常的重新抛出

有可能单个的catch不能完全处理一个异常，在进行一些校正处理以后，希望再交给更外层的调用链函数来处理，catch则可以通过重新抛出将异常传递给更上层的函数进行处理。

这里会出现一个问题：如果被除数是一个0，那么进入函数里会抛异常。抛异常就会跳转到catch然后被catch捕捉，那么delete就没有被执行，所有内存没有得到释放。
运行结果：

解决方法：

我们在func函数里加一个try和catch，这样当遇到throw的时候，就会被catch(…)捕捉，然后去释放掉内存，然后把遇到的异常再次抛出，让上一层再去捕捉一次。

运行结果：

7. 函数调用链中异常栈展开匹配原则

1. 首先检查throw本身是否在try块内部，如果是再查找匹配的catch语句。如果有匹配的，则调到catch的地方进行处理。
2. 没有匹配的catch则退出当前函数栈，继续在调用函数的栈中进行查找匹配的catch。
3. 如果到达main函数的栈，依旧没有匹配的，则终止程序。上述这个沿着调用链查找匹配的catch子句的过程称为栈展开。所以实际中我们最后都要加一个catch(…)捕获任意类型的异常，否则当有异常没捕获，程序就会直接终止。
4. 找到匹配的catch子句并处理以后，会继续沿着catch子句后面继续执行。

举个例子：

8. 异常安全

构造函数完成对象的构造和初始化，最好不要在构造函数中抛出异常，否则可能导致对象不完整或没有完全初始化。

析构函数主要完成资源的清理，最好不要在析构函数内抛出异常，否则可能导致资源泄漏(内存泄漏、句柄未关闭等)。

C++中异常经常会导致资源泄漏的问题，比如在new和delete中抛出了异常，导致内存泄漏，在lock和unlock之间抛出了异常导致死锁，C++经常使用RAII来解决以上问题，关于RAII会在智能指针这节进行讲解。

9. 异常规范

1. 异常规格说明的目的是为了让函数使用者知道该函数可能抛出的异常有哪些。 可以在函数的后面接throw(类型)，列出这个函数可能抛掷的所有异常类型。

2. 函数的后面接throw()，表示函数不抛异常。

3. 若无异常接口声明，则此函数可以抛掷任何类型的异常。
上面的是C++98期望我们去遵守这样的规则，声明清楚是否抛异常，抛什么异常。但是这是一种期望，但是并不是必须的，大家基本不会去遵守。

在C++11中前面的还可以使用，新增了一个noexcept。

10. 异常的优缺点

C++异常的优点：
1. 异常对象定义好了，相比错误码的方式可以清晰准确的展示出错误的各种信息，甚至可以包含堆栈调用的信息，这样可以帮助更好的定位程序的bug。

2. 返回错误码的传统方式有个很大的问题就是，在函数调用链中，深层的函数返回了错误，那么我们得层层返回错误，最外层才能拿到错误，如果是异常体系，都不用检查，因为抛出的异常会直接跳到catch捕获的地方，直接处理错误。

3. 很多的第三方库都包含异常，比如boost、gtest、gmock等等常用的库，那么我们使用它们也需要使用异常。

4. 部分函数使用异常更好处理，比如构造函数没有返回值，不方便使用错误码方式处理。比如T& operator这样的函数，如果pos越界了只能使用异常或者终止程序处理，没办法通过返回值表示错误。

C++异常的缺点：
1. 异常会导致程序的执行流乱跳，并且非常的混乱，并且是运行时出错抛异常就会乱跳。这会导致我们跟踪调试时以及分析程序时，比较困难。

2. 异常会有一些性能的开销。当然在现代硬件速度很快的情况下，这个影响基本忽略不计。

3. C++没有垃圾回收机制，资源需要自己管理。有了异常非常容易导致内存泄漏、死锁等异常安全问题。这个需要使用RAII来处理资源的管理问题。

4. C++标准库的异常体系定义得不好，导致大家各自定义各自的异常体系，非常的混乱。

5. 异常尽量规范使用，否则后果不堪设想，随意抛异常，外层捕获的用户苦不堪言。所以异常规范有两点：一、抛出异常类型都继承自一个基类。二、函数是否抛异常、抛什么异常，都使用 func（） throw();的方式规范化。