c++++标准库中的异常体系以std::exception为核心基类，所有标准异常均派生自它，用于构建健壮的异常处理机制。1. std::exception定义在<exception>头文件中，提供虚函数what()返回异常描述信息。2. 逻辑错误如std::logic_error及其子类std::domain_error、std::invalid_argument、std::length_error、std::out_of_range和std::future_error，表示程序可检测的逻辑问题。3. 运行时错误如std::runtime_error及其子类std::range_error、std::overflow_error、std::underflow_error、std::regex_error和std::system_error，表示运行期间不可预测的错误。4. 内存相关异常std::bad_alloc在new失败时抛出，直接继承自std::exception。5. 类型转换异常包括std::bad_cast（dynamic_cast失败时抛出）和std::bad_typeid（对nullptr使用typeid时可能抛出）。6. 异常处理相关异常有std::bad_exception（用于意外异常处理，已弃用）和std::nested_exception（支持嵌套异常传递）。7. 继承关系上，std::bad_alloc、std::bad_cast、std::bad_typeid、std::bad_exception和std::nested_exception均直接继承自std::exception，而非通过logic_error或runtime_error。8. 使用建议包括优先捕获具体异常类型再捕获基类、不依赖what()返回文本做逻辑判断、自定义异常应继承std::runtime_error或std::logic_error，并确保what()函数为noexcept。该体系设计清晰，覆盖常见错误场景，合理使用可显著提升程序健壮性和可维护性。
C++标准库中的异常体系以
std::exception
为核心基类，所有标准异常都派生自它。了解这一类体系有助于编写更健壮的异常处理代码。以下是标准库中常见的异常类及其继承关系的详细分析。
一、std::exception 类体系概览
std::exception
是所有标准异常的基类，定义在
<exception>
头文件中。它提供了一个虚函数：
virtual const char* what() const noexcept;
该函数返回描述异常原因的C风格字符串。
标准异常主要分为两大类：
- 逻辑错误（logic_error）：程序逻辑可检测到的错误，通常在运行前就可发现。
- 运行时错误（runtime_error）：运行过程中发生的错误，无法在编译时预测。
二、常见的标准异常类及其用途
1. 逻辑错误（继承自
std::logic_error
std::logic_error
）
std::logic_error
派生自
std::exception
，用于表示违反程序逻辑的错误。常见子类包括：
-
std::domain_error
表示参数超出了函数定义域。例如数学函数传入非法值。
-
std::invalid_argument
表示参数格式或类型不合法。例如
std::stoi("abc")会抛出此异常。
-
std::length_error
表示试图创建一个超出容器最大长度的对象。例如
std::vector::resize()
超过
max_size()
。
-
std::out_of_range
表示访问越界，如
std::vector::at()
或
std::String::at()
访问无效索引。
-
std::future_error
与
std::future
和
std::promise
相关的错误，如重复设置值。
这些异常通常表示程序中的编程错误，应通过代码审查和输入校验避免。
2. 运行时错误（继承自
std::runtime_error
std::runtime_error
）
std::runtime_error
表示运行期间发生的、无法提前预测的错误。常见子类有：
-
std::range_error
表示计算结果超出有效范围，如数值转换溢出。
-
std::overflow_error
表示算术运算上溢，如浮点数过大。
-
std::underflow_error
表示算术运算下溢，如浮点数趋近于零但无法表示。
-
std::regex_error
正则表达式构造或匹配时出错。
-
std::system_error
（C++11 起）
封装系统级错误，如线程创建失败、文件打开失败等，通常配合std::error_code
使用。
这类错误通常与外部环境或资源有关，需在运行时捕获并处理。
3. 内存相关异常
-
std::bad_alloc
当
new
操作符无法分配足够内存时抛出。它不继承自
std::exception
的子类，而是直接继承自
std::exception
。
示例：
try { int* p = new int[1000000000000LL]; } catch (const std::bad_alloc& e) { std::cout << "内存分配失败: " << e.what() << std::endl; }
4. 类型转换异常
-
std::bad_cast
dynamic_cast
用于引用或指针类型转换失败时抛出（指针返回
nullptr
不抛异常，但引用失败会抛出）。
try { Base& b = dynamic_cast<Base&>(derived_obj); } catch (const std::bad_cast& e) { std::cout << "类型转换失败: " << e.what() << std::endl; } -
std::bad_typeid
当对
nullptr
指针使用
typeid
时抛出（C++17 前可能抛出，现在通常不抛，但标准仍保留此异常）。
5. 异常处理相关异常
-
std::bad_exception
用于意外异常处理机制（
std::set_unexpected
，已弃用），现在很少使用。
-
std::nested_exception
（C++11 起）
支持嵌套异常，允许捕获异常后再抛出并保留原始异常信息。配合std::throw_with_nested
使用。
示例：
try { try { throw std::runtime_error("inner"); } catch (...) { std::throw_with_nested(std::logic_error("outer")); } } catch (const std::exception& e) { // 可递归访问嵌套异常 }
三、标准异常类的继承关系图（文字版）
std::exception ├── std::logic_error │ ├── std::domain_error │ ├── std::invalid_argument │ ├── std::length_error │ ├── std::out_of_range │ └── std::future_error ├── std::runtime_error │ ├── std::range_error │ ├── std::overflow_error │ ├── std::underflow_error │ ├── std::regex_error │ └── std::system_error ├── std::bad_alloc ├── std::bad_cast ├── std::bad_typeid ├── std::bad_exception └── std::nested_exception
注意：std::bad_alloc、std::bad_cast 等是直接继承自 std::exception，不通过 logic_error 或 runtime_error。
四、使用建议
-
优先捕获具体异常类型，再捕获基类。例如：
try { // ... } catch (const std::invalid_argument& e) { // 处理参数错误 } catch (const std::runtime_error& e) { // 处理运行时错误 } catch (const std::exception& e) { // 兜底处理 } -
what()
返回的字符串是实现定义的，内容可能简略，不要依赖其具体文本做逻辑判断。
-
自定义异常建议继承
std::runtime_error
或
std::logic_error
，便于统一处理。
-
使用
noexcept
时注意：
what()
函数承诺不抛异常，自定义异常也应遵守。
基本上就这些。标准异常体系设计清晰，覆盖了常见错误场景，合理使用能显著提升程序的健壮性和可维护性。
评论（已关闭）
评论已关闭