Обработка исключений в C++

ОБЯЗАТЕЛЬНОДЛЯ НОВИЧКОВ

Разработчику Архитектору

:::tip О чём эта статья Исключение — способ сообщить «здесь операция не удалась» и передать обработку наверх по стеку вызовов, минуя промежуточные return. В C++ это связано с RAII: при раскрутке стека вызываются деструкторы локальных объектов. Иерархия стандартных типов — 191. Раскрутка и архитектура: ошибки и исключения, память. Zero-cost EH: 28. :::

Загрузка демо исключений…

---

Исключение простыми словами

Функция divide(a, b) не может вернуть число, если b == 0. Варианты:

Подход	Как выглядит	Плюс	Минус
Код ошибки	if (!ok) return -1;	предсказуемо в embedded	легко забыть проверить
Исключение	throw ...;	ошибка «всплывает» к catch	стоимость на пути throw

throw создаёт объект-исключение и ищет ближайший catch, подходящий по типу. Пока ищет — выполнение покидает текущую функцию, вызывая деструкторы локальных переменных.

---

Базовый синтаксис

#include <stdexcept>
#include <iostream>

double divide(double a, double b) {
    if (b == 0.0)
        throw std::invalid_argument("division by zero");
    return a / b;
}

int main() {
    try {
        std::cout << divide(10, 0) << '\n';
    } catch (const std::invalid_argument& ex) {
        std::cerr << "Logic error: " << ex.what() << '\n';
    } catch (const std::exception& ex) {
        std::cerr << "Other std error: " << ex.what() << '\n';
    } catch (...) {
        std::cerr << "Unknown exception\n";
    }
    return 0;
}

Разбор конструкций

Конструкция	Роль
throw std::invalid_argument("...");	создать объект исключения и начать поиск обработчика
try { ... }	охраняемый блок — отсюда исключение может «вылететь»
catch (const std::invalid_argument& ex)	перехватить этот тип и производные
catch (const std::exception& ex)	перехватить любой стандартный exception
catch (...)	перехватить любой тип (последний обработчик)
ex.what()	человекочитаемое сообщение (const char*)

Порядок catch важен

Обработчики смотрят сверху вниз. Сначала — узкий тип, потом — широкий:

catch (const std::invalid_argument& ex) { }  // сначала
catch (const std::exception& ex) { }         // потом

Если поменять местами, ветка invalid_argument никогда не выполнится: invalid_argument является std::exception, и сработает первый подходящий catch.

---

Объект исключения

Исключение — значение (часто объект класса). При throw e; для lvalue может происходить копирование; для временных — перемещение (C++11).

Рекомендация: бросать типы, наследующие std::exception, с понятным what():

#include <exception>
#include <string>

class ConfigError : public std::exception {
    std::string message_;
public:
    explicit ConfigError(std::string msg) : message_(std::move(msg)) {}
    const char* what() const noexcept override {
        return message_.c_str();
    }
};

Разбор ConfigError:

• std::string message_ — текст хранится в объекте (строка переживёт выход из конструктора).
• explicit ConfigError(...) — запрет неявного преобразования из string в ConfigError.
• noexcept override на what() — стандартное требование: what() не бросает.

Избегайте throw "error"; и throw 42; — ловить по типу const char* или int неудобно, легко ошибиться в catch.

---

Раскрутка стека (stack unwinding)

Когда исключение не перехвачено в текущей функции, runtime покидает её и поднимается вверх по стеку вызовов. На каждом уровне вызываются деструкторы локальных объектов, пока не найдётся catch.

#include <fstream>

void inner() {
    std::ifstream file("missing.txt");
    throw std::runtime_error("fail");
}

void outer() {
    try {
        inner();
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cerr << e.what() << '\n';
    }
}

Цепочка:

main → outer() → inner() → throw
                ↑ unwinding: ~file, ~локальные в inner
         catch в outer()

std::ifstream file(...) — RAII: при unwinding файл закроется в деструкторе, даже если throw случился сразу после открытия. Поэтому в C++ предпочитают RAII вместо try/finally как в Java: 30, 14 — жизненный цикл.

Если исключение нигде не поймано — вызывается std::terminate (аварийное завершение).

---

Повторный throw

try {
    risky();
} catch (const std::exception& ex) {
    log(ex.what());
    throw;  // проброс того же объекта
}

throw; без операнда — только внутри catch. Пробрасывается тот же объект, что поймали.

---

noexcept и деструкторы

Деструкторы по умолчанию noexcept. Если деструктор бросает исключение во время раскрутки (когда уже летит другое исключение), вызывается std::terminate.

Практическое правило: деструкторы только освобождают ресурсы; ошибки внутри — логировать или глотать, но не throw. Подробнее: 191.

---

Гарантии безопасности (кратко)

Гарантия	Смысл для новичка
Базовая	при исключении ресурсы освобождаются (деструкторы)
Сильная	после ошибки объект как до операции
Нет выброса	операция гарантированно не бросает

Контейнеры STL документируют гарантии для push_back, resize и т.д. — см. 14 — STL, 19.

---

Исключения и коды ошибок

Исключения	Коды возврата / std::expected (C++23)
ошибку сложнее «проглотить» молча	проверка на каждом шаге явная
удобны при глубокой вложенности вызовов	предсказуемы в real-time / embedded
дороже на пути throw	std::expected<T,E> без раскрутки стека

В embedded часто компилируют с -fno-exceptions — 21.

---

Типичные ошибки

Ошибка	Последствие
catch в неверном порядке	узкий тип никогда не ловится
catch (...) не первым, но единственный «широкий»	ок; но внутри catch (...) нельзя узнать тип без повторного throw
Деструктор с throw	риск terminate при двойном исключении
Бросать сырой указатель	кто владеет памятью — неясно

---

Связанные материалы

• Иерархия std::exception
• RTTI — bad_cast
• ООП в C++ — конструкторы, RAII
• Идиомы — exception safety

---