Эксепшен что это в программировании

Умные эксепшены

Недавно ковырял паттерны проектирования и попутно пытался переделать один проект на эксепшены. Из этого коктейля родилось несколько мыслей, которыми хочется поделиться с общественностью.

Сразу скажу, что для меня исключение != ошибка. Эксепшен — это именно исключительная ситуация, отклонение от главной ветви исполнения программы. В данном случае нас будут интересовать только эксепшены, которые либо могут быть обработаны без прерывания программы, либо требуют некоторых действий перед тем как исполнение программы будет прервано. Особенно нас будут интересовать случаи, когда в процессе выполнения некоторой части кода может возникнуть несколько специальных исключений, в зависимости от которых нужно выполнить разные, но строго определённые этим исключением действия.

Как правило эксепшены используют как своего рода контейнер содержащий информацию об исключительной ситуации. Одна часть кода генерит исключение, заключив в него инфомацию о событии, а другая часть кода ловит исключение и пытатся его обработать. Это обычный метод работы с исключениями. Но кто сказал, что это всё на что они способны?

Обычно эксепшены используют следующим образом:

Но почему, скажите, наши исключения — «молчащий», пассивный объект? Давайте дадим ему немного больше свободы! Раз это объект, то он может инкапсулировать логику обработки.

Давайте добавим в наши исключения метод catchException() в который спрячем логику myException1Catcher() и myException2Catcher() соответственно. Этому методу мы можем, например, передавать вызывающий объект в качестве параметра.

Тогда наш код превратится в следующий:

Как видите, код вызывающего класса немного сократился. Стал ли он лучше? Это зависит от ситуации.

Когда данный метод может быть полезен

Если в каком-то месте системы может генериться достаточно большое количество исключений разного типа, то метод может оказаться довольно удобен.

Другая ситуация, в которой может с успехом применяться данная методика, — если нужно, чтобы эксепшен прошелся по цепочке вызова и выполнил некое действие на каждом этапе. Тогда в блоке catch вы вызываете метод для обработки исключения и затем вбрасываете его снова.

Какие преимущества дает данный метод

Объекту, обрабатывающему исключение, не нужно знать его точный тип, ведь все исключения обрабатываются одинаково. Для правильной работы достаточно совместимости на уровне интерфейса.

Эксепшену, в свою очередь, не нужно знать, какой именно объект его поймал: получив ссылку на $this , он может вызывать последовательность методов поймавшего объекта и, соответственно, тоже требует совместимости только на уровне интерфейсов.

Кроме того, появляется возможность внутри обработчика исключения сохранять в эксепшене дополнительные данные, которые будут перемещаться с ним и, например, вести статистику или даже менять алгоритм действий.

Исключения в Java

В повседневной жизни иногда возникают ситуации, которые мы не планировали. Например, встаешь утром на работу, ищешь зарядное устройство к телефону — а его нет. Идешь в ванную, чтобы умыться – отключили воду. Сел в машину – не заводится. Но человек в состоянии довольно легко справиться с такими непредвиденными ситуациями. А как с ними справляются Java-программы, постараемся разобраться в этой статье.

Исключения и ошибки в Java

В нашей жизни нередко возникают ситуации, которые мы не планировали. К примеру, пошли вы утром умываться и с досадой обнаружили, что отключили воду. Вышли на улицу, сели в машину, а она не заводится. Позвонили другу, а он недоступен. И так далее и тому подобное… В большинстве случаев человек без труда справится с подобными проблемами. А вот как с непредвиденными ситуациями справляется Java, мы сейчас и поговорим.

Что называют исключением. Исключения в мире программирования

В программировании исключением называют возникновение ошибки (ошибок) и различных непредвиденных ситуаций в процессе выполнения программы. Исключения могут появляться как в итоге неправильных действий юзера, так и из-за потери сетевого соединения с сервером, отсутствии нужного ресурса на диске и т. п. Также среди причин исключений — ошибки программирования либо неверное использование API.

При этом в отличие от «человеческого мира», программное приложение должно чётко понимать, как поступать в подобной ситуации. И вот как раз для этого в Java и существует механизм исключений (exception).

Используемые ключевые слова

При обработке исключений в Java применяются следующие ключевые слова: — try – служит для определения блока кода, в котором может произойти исключение; — catch – необходим для определения блока кода, где происходит обработка исключения; — finally – применяется для определения блока кода, являющегося необязательным, однако при его наличии он выполняется в любом случае вне зависимости от результата выполнения блока try.

Вышеперечисленные ключевые слова необходимы для создания в коде ряда специальных обрабатывающих конструкций: try<>finally<> , try<>catch , try<>catch<>finally .

Кроме того: 1. Для возбуждения исключения используем throw. 2. Для предупреждения в сигнатуре методов о том, что метод может выбросить исключение, применяем throws.

Давайте на примере посмотрим, как используются ключевые слова в Java-программе:

Зачем нам механизм исключений?

Для понимания опять приведём пример из обычного мира. Представьте, что на какой-нибудь автодороге имеется участок с аварийным мостом, на котором ограничена грузоподъёмность. И если по такому мосту проедет грузовик со слишком большой массой, мост разрушится, а в момент этого ЧП ситуация для шофёра станет, мягко говоря, исключительной. И вот, дабы такого не произошло, дорожные службы заранее устанавливают на дороге соответствующие предупреждающие знаки. И тогда водитель, посмотрев на знак, сравнит массу своего авто со значением разрешённой грузоподъёмности и примет соответствующее решение, например, поедет по другой дороге.

То есть мы видим, что из-за правильных действий дорожной службы шоферы крупногабаритных транспортных средств: 1) получили возможность заранее изменить свой путь; 2) были предупреждены об опасности; 3) были предупреждены о невозможности проезжать по мосту при определённых условиях.

Вот как наш жизненный пример соотносится с применением исключения на Java:

Исходя из вышесказанного, мы можем назвать одну из причин применения исключений в Java. Заключается она в возможности предупреждения исключительной ситуации для её последующего разрешения и продолжения работы программы. То есть механизм исключений позволит защитить написанный код от неверного применения пользователем путём валидации входящих данных.

Что же, давайте ещё раз побудем дорожной службой. Чтобы установить знак, мы ведь должны знать места, где водителей ТС могут ждать различные неприятности. Это первое. Далее, нам ведь надо заготовить и установить знаки. Это второе. И, наконец, надо предусмотреть маршруты объезда, позволяющие избежать опасности.

В общем, механизм исключений в Java работает схожим образом. На стадии разработки программы мы выполняем «ограждение» опасных участков кода в отношении наших исключений, используя блок try<> . Чтобы предусмотреть запасные пути, применяем блок catch<> . Код, выполняемый в программе при любом исходе, пишем в блоке finally<> .

Иногда бывает, что мы не можем предусмотреть «запасной аэродром» либо специально желаем предоставить право его выбора юзеру. Но всё равно мы должны как минимум предупредить пользователя об опасности. Иначе он превратится в разъярённого шофёра, который ехал долго, не встретил ни одного предупреждающего знака и в итоге добрался до аварийного моста, проехать по которому не представляется возможным.

Что касается программирования на Java, то мы, когда пишем свои классы и методы, далеко не всегда можем предвидеть контекст их применения другими программистами в своих программах, а значит, не можем со стопроцентной вероятностью предвидеть правильный путь для разрешения исключительных ситуаций. Но предупредить коллег о возможной исключительной ситуации мы всё-таки должны, и это не что иное, как правило хорошего тона.

Выполнить это правило в Java нам как раз и помогает механизм исключений с помощью throws. Выбрасывая исключение, мы, по сути, объявляем общее поведение нашего метода и предоставляем пользователю метода право написания кода по обработке исключения.

Предупреждаем о неприятностях

Если мы не планируем обрабатывать исключение в собственном методе, но желаем предупредить пользователей метода о возможной исключительной ситуации, мы используем, как это уже было упомянуто, ключевое слово throws. В сигнатуре метода оно означает, что при некоторых обстоятельствах метод может выбросить исключение. Это предупреждение становится частью интерфейса метода и даёт право пользователю на создание своего варианта реализации обработчика исключения.

После упоминания ключевого слова throws мы указываем тип исключения. Как правило, речь идёт о наследниках класса Exception Java. Но так как Java — это объектно-ориентированный язык программирования, все исключения представляют собой объекты.

Иерархия исключений в Java

Когда возникают ошибки при выполнении программы, исполняющая среда Java Virtual Machine обеспечивает создание объекта нужного типа, используя иерархию исключений Java — речь идёт о множестве возможных исключительных ситуаций, которые унаследованы от класса Throwable — общего предка. При этом исключительные ситуации, которые возникают в программе, делят на 2 группы: 1. Ситуации, при которых восстановление нормальной дальнейшей работы невозможно. 2. Ситуации с возможностью восстановления.

К первой группе можно отнести случаи, при которых возникают исключения, которые унаследованы из класса Error. Это ошибки, возникающие во время выполнения программы при сбое работы Java Virtual Machine, переполнении памяти либо сбое системы. Как правило, такие ошибки говорят о серьёзных проблемах, устранение которых программными средствами невозможно. Данный вид исключений в Java относят к неконтролируемым исключениям на стадии компиляции (unchecked). К этой же группе относятся и исключения-наследники класса Exception, генерируемые Java Virtual Machine в процессе выполнения программы — RuntimeException. Данные исключения тоже считаются unchecked на стадии компиляции, а значит, написание кода по их обработке необязательно.

Что касается второй группы, то к ней относят ситуации, которые можно предвидеть ещё на стадии написания приложения, поэтому для них код обработки должен быть написан. Это контролируемые исключения (checked). И в большинстве случаев Java-разработчики работают именно с этими исключениями, выполняя их обработку.

Создание исключения

В процессе исполнения программы исключение генерируется Java Virtual Machine либо вручную посредством оператора throw. В таком случае в памяти происходит создание объекта исключения, выполнение основного кода прерывается, а встроенный в JVM обработчик исключений пробует найти способ обработать это самое исключение.

Обработка исключения

Обработка исключений в Java подразумевает создание блоков кода и производится в программе посредством конструкций try<>finally<> , try<>catch , try<>catch<>finally .

В процессе возбуждения исключения в try обработчик исключения ищется в блоке catch, который следует за try. При этом если в catch присутствует обработчик данного вида исключения, происходит передача управления ему. Если же нет, JVM осуществляет поиск обработчика данного типа исключения, используя для этого цепочку вызова методов. И так происходит до тех пор, пока не находится подходящий catch. После того, как блок catch выполнится, управление переходит в необязательный блок finally. Если подходящий блок catch найден не будет, Java Virtual Machine остановит выполнение программы, выведя стек вызовов методов под названием stack trace. Причём перед этим выполнится код блока finally при наличии такового.

Рассмотрим практический пример обработки исключений:

А теперь глянем на результаты работы метода main:

Блок finally чаще всего используют, чтобы закрыть открытые в try потоки либо освободить ресурсы. Но при написании программы уследить за закрытием всех ресурсов возможно не всегда. Чтобы облегчить жизнь разработчикам Java, была предложена конструкция try-with-resources , автоматически закрывающая ресурсы, открытые в try. Используя try-with-resources , мы можем переписать наш первый пример следующим образом:

А благодаря появившимся возможностям Java начиная с седьмой версии, мы можем ещё и объединять в одном блоке перехват разнотипных исключений, делая код компактнее и читабельнее:

Итоги

Итак, применение исключений в Java повышает отказоустойчивость программы благодаря использованию запасных путей. Кроме того, появляется возможность отделить код обработки исключительных ситуаций от логики основного кода за счёт блоков catch и переложить обработку исключений на пользователя кода посредством throws.

Основные вопросы об исключениях в Java

1.Что такое проверяемые и непроверяемые исключения? Если говорить коротко, то первые должны быть явно пойманы в теле метода либо объявлены в секции throws метода. Вторые вызываются проблемами, которые не могут быть решены. Например, это нулевой указатель или деление на ноль. Проверяемые исключения очень важны, ведь от других программистов, использующих ваш API, вы ожидаете, что они знают, как обращаться с исключениями. К примеру, наиболее часто встречаемое проверяемое исключение — IOException, непроверяемое — RuntimeException. 2.Почему переменные, определённые в try, нельзя использовать в catch либо finally? Давайте посмотрим на нижеследующий код. Обратите внимание, что строку s, которая объявлена в блоке try, нельзя применять в блоке catch. То есть данный код не скомпилируется.

А всё потому, что неизвестно, где конкретно в try могло быть вызвано исключение. Вполне вероятно, что оно было вызвано до объявления объекта. 3.Почему Integer.parseInt(null) и Double.parseDouble(null) вызывают разные исключения? Это проблема JDK. Так как они были разработаны разными людьми, то заморачиваться вам над этим не стоит:

4.Каковы основные runtime exceptions в Java? Вот лишь некоторые из них:

Их можно задействовать в операторе if, если условие не выполняется:

5.Возможно ли поймать в одном блоке catch несколько исключений? Вполне. Пока классы данных исключений можно отследить вверх по иерархии наследования классов до одного и того же суперкласса, возможно применение только этого суперкласса. 6.Способен ли конструктор вызывать исключения? Способен, ведь конструктор — это лишь особый вид метода.

7.Возможен ли вызов исключений в final? В принципе, можете сделать таким образом:

Но если желаете сохранить читабельность, объявите вложенный блок try-catch в качестве нового метода и вставьте вызов данного метода в блок finally.

Исключения в C++: типы, синтаксис и обработка

Поговорим об исключениях в C++, начиная определением и заканчивая грамотной обработкой.

В статье я постарался раскрыть тему исключений достаточно подробно. Она будет полезна новичкам, чтобы узнать об исключениях, и программистам с опытом, чтобы углубиться в явление и достичь его полного понимания.

Статья поделена на две части. Первая перед вами и содержит базовые, но важные сведения. Вторая выйдет чуть позже. В ней — информация для более продвинутых разработчиков.

В первой части разберёмся:

• для чего нужны исключения;
• особенности C++;
• синтаксис выбрасывания и обработки исключений;
• особые случаи, связанные с исключениями.

Также рассмотрим основные стандартные типы исключений, где и для чего они применяются.

Мы опираемся на современные компиляторы и Стандарт C++20. Немного затронем C++23 и даже C++03.

Если вы только осваиваете C++, возможно, вам будет интересен курс «Разработчик C++» в Яндекс Практикуме. У курса есть бесплатная вводная часть. Именно она может стать вашим первым шагом в мир C++. Для тех, кто знаком с программированием, есть внушительная ознакомительная часть, тоже бесплатная.

Инструмент программирования для исключительных ситуаций

В жизни любой программы бывают моменты, когда всё идёт не совсем так, как задумывал разработчик. Например:

• в системе закончилась оперативная память;
• соединение с сервером внезапно прервалось;
• пользователь выдернул флешку во время чтения или записи файла;
• понадобилось получить первый элемент списка, который оказался пустым;
• формат файла не такой, как ожидалось.

Примеры объединяет одно: возникшая ситуация достаточно редка, и при нормальной работе программы, всех устройств, сети и адекватном поведении пользователя она не возникает.

Хороший программист старается предусмотреть подобные ситуации. Однако это бывает сложно: перечисленные проблемы обладают неприятным свойством — они могут возникнуть практически в любой момент.

На помощь программисту приходят исключения (exception). Так называют объекты, которые хранят данные о возникшей проблеме. Механизмы исключений в разных языках программирования очень похожи. В зависимости от терминологии языка исключения либо выбрасывают (throw), либо генерируют (raise). Это происходит в тот момент, когда программа не может продолжать выполнять запрошенную операцию.

После выбрасывания в дело вступает системный код, который ищет подходящий обработчик. Особенность в том, что тот, кто выбрасывает исключение, не знает, кто будет его обрабатывать. Может быть, что и вовсе никто — такое исключение останется сиротой и приведёт к падению программы.

Если обработчик всё же найден, то он ловит (catch) исключение и программа продолжает работать как обычно. В некоторых языках вместо catch используется глагол except (исключить).

Обработчик ловит не все исключения, а только некоторые — те, что возникли в конкретной части определённой функции. Эту часть нужно явно обозначить, для чего используют конструкцию try (попробовать). Также обработчик не поймает исключение, которое ранее попало в другой обработчик. После обработки исключения программа продолжает выполнение как ни в чём не бывало.

Исключения: панацея или нет

Перед тем как совершить операцию, нужно убедиться, что она корректна. Если да — совершить эту операцию, а если нет — выбросить исключение. Так делается в некоторых языках, но не в C++. Проверка корректности — это время, а время, как известно, деньги. В C++ считается, что программист знает, что делает, и не нуждается в дополнительных проверках. Это одна из причин, почему программы на C++ такие быстрые.

Но за всё нужно платить. Если вы не уследили и сделали недопустимую операцию, то в менее производительных языках вы получите исключение, а в C++ — неопределённое поведение. Исключение можно обработать и продолжить выполнение программы. Неопределённое поведение гарантированно обработать нельзя.

Но некоторые виды неопределённого поведения вполне понятны и даже могут быть обработаны. Это зависит от операционной системы:

• сигналы POSIX — низкоуровневые уведомления, которые отправляются программе при совершении некорректных операций и в некоторых других случаях;
• структурированные исключения Windows (SEH) — специальные исключения, которые нельзя обработать средствами языка.

Особенность C++ в том, что не любая ошибка влечёт исключение, и не любую ошибку можно обработать. Но если для операции производительность не так критична, почему бы не сделать проверку?

У ряда операций в C++ есть две реализации. Одна супербыстрая, но вы будете отвечать за корректность, а вторая делает проверку и выбрасывает исключение в случае ошибки. Например, к элементу класса std::vector можно обратиться двумя способами:

• vec[15] — ничего не проверяет. Если в векторе нет элемента с индексом 15, вы получаете неопределённое поведение. Это может быть сигнал SIGSEGV, некорректное значение или взрыв компьютера.
• vec.at(15) — то же самое, но в случае ошибки выбрасывается исключение, которое можно обработать.

В C++ вам даётся выбор: делать быстро или делать безопасно. Часто безопасность важнее, но в определённых местах программы любое промедление критично.

Синтаксис исключений в C++

Ловим исключения

Начнём с примера:

В примере есть один try -блок и один catch -блок. Если в блоке try возникает исключение типа ExceptionType , то выполнение блока заканчивается. При этом корректно удаляются созданные объекты — в данном случае переменная var . Затем управление переходит в конструкцию catch . Сам объект исключения передаётся в переменную e . Выводя e.what() , мы предполагаем, что у типа ExceptionType есть метод what .

Если в блоке try возникло исключение другого типа, то управление также прервётся, но поиск обработчика будет выполняться за пределами функции SomeFunction — выше по стеку вызовов. Это также касается любых исключений, возникших вне try -блока.

Во всех случаях объект var будет корректно удалён.

Исключение не обязано возникнуть непосредственно внутри DoSomething*() . Будут обработаны исключения, возникшие в функциях, вызванных из DoSomething* , или в функциях, вызванных из тех функций, да и вообще на любом уровне вложенности. Главное, чтобы исключение не было обработано ранее.

Ловим исключения нескольких типов

Можно указать несколько блоков catch , чтобы обработать исключения разных типов:

Ловим все исключения

Если перед catch(. ) есть другие блоки, то он означает «поймать все остальные исключения». Ставить другие catch -блоки после catch(. ) не имеет смысла.

Перебрасываем исключение

Внутри catch(. ) нельзя напрямую обратиться к объекту-исключению. Но можно перебросить тот же объект, чтобы его поймал другой обработчик:

Можно использовать throw в catch -блоках с указанным типом исключения. Но если поместить throw вне блока catch , то программа тут же аварийно завершит работу через вызов std::terminate() .

Перебросить исключение можно другим способом:

Этот способ обладает дополнительным преимуществом: можно сохранить исключение и перебросить его в другом месте. Однако результат std::current_exception() — это не объект исключения, поэтому его можно использовать только со специализированными функциями.

Принимаем исключение по ссылке

Чтобы избежать лишних копирований, можно ловить исключение по ссылке или константной ссылке:

Это особенно полезно, когда мы ловим исключение по базовому типу.

Выбрасываем исключения

Чтобы поймать исключение, нужно его вначале выбросить. Для этого применяется throw.

Если throw используется с параметром, то он не перебрасывает исключение, а выбрасывает новое. Параметр может быть любого типа, даже примитивного. Использовать такую конструкцию разрешается в любом месте программы:

Вывод: «Поймано исключение типа int, содержащее число –15».

Создаём типы для исключений

Выбрасывать int или другой примитивный тип можно, но это считается дурным тоном. Куда лучше создать специальный тип, который будет использоваться только для исключений. Причём удобно для каждого вида ошибок сделать отдельный класс. Он даже не обязан содержать какие-то данные или методы: отличать исключения друг от друга можно по названию типа.

В итоге будет напечатана только фраза: «Найдено отрицательное число», поскольку –15 проверено раньше нуля.

Ловим исключение по базовому типу

Чтобы поймать исключение, тип обработчика должен в точности совпадать с типом исключения. Например, нельзя поймать исключение типа int обработчиком типа unsigned int .

Но есть ситуации, в которых типы могут не совпадать. Про одну уже сказано выше: можно ловить исключение по ссылке. Есть ещё одна возможность — ловить исключение по базовому типу.

Например, чтобы не писать много catch -блоков, можно сделать все используемые типы исключений наследниками одного. В этом случае рекомендуется принимать исключение по ссылке.

Выбрасываем исключение в тернарной операции ?:

Напомню, что тернарная операция ?: позволяет выбрать из двух альтернатив в зависимости от условия:

Оператор throw можно использовать внутри тернарной операции в качестве одного из альтернативных значений. Например, так можно реализовать безопасное деление:

Это эквивалентно такой записи:

Согласитесь, первый вариант лаконичнее. Так можно выбрасывать несколько исключений в одном выражении:

Вся функция — try-блок

Блок try может быть всем телом функции:

Тут мы просто опустили фигурные скобки функции. По-другому можно записать так:

Исключения в конструкторе

Есть как минимум два случая возникновения исключений в конструкторе объекта:

1. Внутри тела конструктора.
2. При конструировании данных объекта.

В первом случае исключение ещё можно поймать внутри тела конструктора и сделать вид, как будто ничего не было.

Во втором случае исключение тоже можно поймать, если использовать try-блок в качестве тела конструктора. Однако тут есть особенность: сделать вид, что ничего не было, не получится. Объект всё равно будет считаться недоконструированным:

Тут мы увидим оба сообщения: «Знаменатель дроби не может быть нулём» и «Дробь не построена».

Если объект недоконструирован, то его деструктор не вызывается. Это логичная, но неочевидная особенность языка. Однако все полностью построенные члены – данные объекта будут корректно удалены:

Запустим код и увидим такой вывод:

Объект типа A создался и удалился, а объект типа B создался не до конца и поэтому не удалился.

Не все исключения в конструкторах можно обработать. Например, нельзя поймать исключения, выброшенные при конструировании глобальных и thread_local объектов, — в этом случае будет вызван std::terminate .

Исключения в деструкторе

В этом разделе примера не будет, потому что исключения в деструкторе — нежелательная практика. Бывает, что язык удаляет объекты вынужденно, например, при поиске обработчика выброшенного исключения. Если во время этого возникнет другое исключение в деструкторе какого-то объекта, то это приведёт к вызову std::terminate .

Более того, по умолчанию исключения в деструкторе запрещены и всегда приводят к вызову std::terminate . Выможете разрешить их для конкретного конструктора — об этом я расскажу в следующей части — но нужно много раз подумать, прежде чем сделать это.

Обрабатываем непойманные исключения

Поговорка «не пойман — не вор» для исключений не работает. Непойманные исключения приводят к завершению программы через std::terminate . Это нештатная ситуация, но можно предотвратить немедленное завершение, добавив обработчик для std::terminate :

Однако не стоит надеяться, что программа после обработки такой неприятной ситуации продолжит работу как ни в чём не бывало. std::terminate — часть завершающего процесса программы. Внутри него доступен только ограниченный набор операций, зависящий от операционной системы.

Остаётся только сохранить всё, что можно, и извиниться перед пользователем за неполадку. А затем выйти из программы окончательно вызовом std::abort() .

Базовые исключения стандартной библиотеки

Далеко не всегда есть смысл создавать новый тип исключений, ведь в стандартной библиотеке их и так немало. А если вы всё же создаёте свои исключения, то сделайте их наследниками одного из базовых. Рекомендуется делать все типы исключений прямыми или косвенными наследниками std::exception .

Обратим внимание на одну важную вещь. Все описываемые далее классы не содержат никакой магии. Это обычные и очень простые классы, которые вы могли бы реализовать и самостоятельно. Использовать их можно и без throw , однако смысла в этом немного.

Их особенность в том, что разработчики договорились использовать эти классы для описания исключений, генерируемых в программе. Например, этот код абсолютно корректен, но совершенно бессмысленен:

Разберём основные типы исключений, описанные в стандартной библиотеке C++.

std::exception

Базовый класс всех исключений стандартной библиотеки. Конструктор не принимает параметров. Имеет метод what() , возвращающий описание исключения. Как правило, используются производные классы, переопределяющие метод what() .

std::logic_error : public std::exception

Исключение типа logic_error выбрасывается, когда нарушены условия, сформулированные на этапе написания программы. Например, мы передали в функцию извлечения квадратного корня отрицательное число или попытались извлечь элемент из пустого списка.

Конструктор принимает сообщение в виде std::string , которое будет возвращаться методом what() .

Перечислим некоторые производные классы std::logic_error . У всех них похожий интерфейс.

• std::invalid_argument. Исключение этого типа показывает, что функции передан некорректный аргумент, не соответствующий условиям.

Это исключение выбрасывают функции преобразования строки в число, такие как stol , stof , stoul , а также конструктор класса std::bitset :

• std::length_error. Исключение говорит о том, что превышен лимит вместимости контейнера. Может выбрасываться из методов, меняющих размер контейнеров string и vector . Например resize , reserve , push_back .

• std::out_of_range. Исключение говорит о том, что некоторое значение находится за пределами допустимого диапазона. Возникает при использовании метода at практически всех контейнеров. Также возникает при использовании функций конвертации в строки в число, таких как stol , stof , stoul . В стандартной библиотеке есть исключение с похожим смыслом — std::range_error .

std::runtime_error : public std::exception

std::runtime_error — ещё один базовый тип для нескольких видов исключений. Он говорит о том, что исключение относится скорее не к предусмотренной ошибке, а к выявленной в процессе выполнения.

При этом, если std::logic_error подразумевает конкретную причину ошибки — нарушение конкретного условия, — то std::runtime_error говорит о том, что что-то идёт не так, но первопричина может быть не вполне очевидна.

Интерфейс такой же, как и у logic_error : класс принимает описание ошибки в конструкторе и переопределяет метод what() базового класса std::exception .

Рассмотрим некоторые важные производные классы:

• std::regex_error. Исключение, возникшее в процессе работы с регулярными выражениями. Например, при неверном синтаксисе регулярного выражения.
• std::system_error. Широкий класс исключений, связанных с потоками, вводом-выводом или файловой системой.
• std::format_error. Исключение, возникшее при работе функции std::format .

std::bad_alloc : public std::exception

У std::exception есть и другие наследники. Самый важный — std::bad_alloc . Его может выбрасывать операция new. Это исключение — слабое место многих программ и головная боль многих разработчиков, ведь оно может возникать практически везде — в любом месте, где есть динамическая аллокация. То есть при:

• вставке в любой контейнер;
• копировании любого контейнера, например, обычной строки;
• создании умного указателя unique_ptr или shared_ptr;
• копировании объекта, содержащего контейнер;
• прямом вызове new (надеемся, что вы так не делаете);
• работе с потоками ввода-вывода;
• работе алгоритмов;
• вызове корутин;
• в пользовательских классах и библиотеках — практически при любых операциях.

При обработке bad_alloc нужно соблюдать осторожность и избегать других динамических аллокаций.

Возможный вывод: «Место закончилось после вставки 2640 элементов».

При аллокациях возможна также ошибка std::bad_array_new_length , производная от bad_alloc . Она возникает при попытке выделить слишком большое, слишком маленькое (меньше, чем задано элементов для инициализации) либо отрицательное количество памяти.

Также при аллокации можно запретить new выбрасывать исключение. Для этого пишем (std::nothrow) после new :

В случае ошибки операция будет возвращать нулевой указатель.

bad_alloc настолько сложно учитывать, что многие даже не пытаются это делать. Мотивация такая: если память закончилась, то всё равно программе делать уже нечего. Лучше поскорей вызвать std::terminate и завершиться.

Заключение

В этой части мы разобрали, как создавать исключения C++, какие они бывают и как с ними работать. Разобрали ключевые слова try , catch и throw .

В следующей части запустим бенчмарк, разберём гарантии безопасности, спецификации исключений, а также узнаем, когда нужны исключения, а когда можно обойтись без них. И главное — узнаем, как они работают.

Исключения не так просты, как кажутся на первый взгляд. Они нарушают естественный ход программы и кратно увеличивают количество возможных путей исполнения. Но без них ещё сложнее.

C++ позволяет выразительно обрабатывать исключения, он аккуратен при удалении всех объектов и освобождении ресурсов. Будьте аккуратны и вы, и тогда всё получится. Каждому исключению — по обработчику.

Исключения — это лишь одна из многих возможностей C++. Глубже погрузиться в язык и узнать больше о нём, его экосистеме и принципах программирования поможет курс «Разработчик C++».