Исключения в С++ (exception)

Всем нам интуитивно понятно что такое исключение. Это некое действие, которое вступает в силу, при наступлении нестандартной ситуации.  Говоря о об исключениях в С++, рассмотрим одну из таких нестандартных ситуаций — деление на 0. Представьте, что мы работаем в программе, где вручную вносим много числовых данных. Далее, в результате каких-то расчетов программы, значение одной из переменных станет равным 0. А в следующей строке кода это значение выступает делителем. Конечно, это действие приведет к неизбежному закрытию программы и выходу из нее. И вы можете себе представить свое состояние, когда полчаса вводите данные, работая в этой программе, и на каком-то этапе она просто перестает работать и закрывается, а все данные пропадают.

В этой статье будет приведен очень простой  и короткий пример, который поможет разобраться с исключениями в С++. В нем пользователю будет предложено ввести два числа и программа проведет простые расчеты с этими числами. Ввод и расчеты будут проводиться определенное количество раз  — с помощью цикла while.  

Сначала наберите исходный код ниже и скомпилируйте. В переменную num2 внесите число 0, чтобы у вас было понимание той проблемы, что если в программе встречается деление на 0, она резко прекращает работу, хотите вы этого или нет.  

#include <iostream>;
using namespace std;

int main()
{
	setlocale(LC_ALL, "rus");

	int num1;
	int num2;
	int var = 2; //управляющая переменная для while

	while(var--) //пока var - истина (не равно 0)
	{
		cout << "Введите значение num1: ";
		cin >> num1;
		cout << "Введите значение num2: ";
		cin >> num2;

		cout << "num1 + num2 = " << num1 + num2 << endl;
		cout << "num1 / num2 = " << num1 / num2 << endl;
		cout << "num1 - num2 = " << num1 - num2 << endl;
		cout << "=================================" << endl << endl;
	}

	cout << "Программа завершила работу!" << endl << endl;

return 0;
}

В программе цикл должен отработать два раза. В строке 12 мы передаем циклу значение переменной var и в этой же строке уменьшаем её на единицу, используя операцию декремента (var--). Но, если в переменную num2 будет введено значение 0,  мы увидим только результат сложения  a + b  и программа завершит работу не зависимо от того, есть код ниже или нет, отработал цикл или нет.

Используя исключения, мы сможем избежать таких проблем. Чтобы «прикрутить» исключение к этому примеру, надо познакомиться со следующими командами С++: throw  (в переводе — обработать, запустить), try (попытка), catch (поймать, ловить).В исходном коде ниже, исключение сработает так: программа получает конкретное указание от программиста — если значение определённой переменной в определённом участке кода (в try-блоке) будет равно 0, то в этом случае пусть генерируется исключение throw. Это исключение автоматически передастся catch-блоку в виде параметра и выполнится код этого блока. 

Сразу рассмотрим пример. А все подробные пояснения по исходному коду и теория будут располагаться  под ним:

#include <iostream>;
using namespace std;

int main()
{
	setlocale(LC_ALL, "rus");

	int num1;
	int num2;
	int var = 2; 

	while(var--) 
	{
		cout << "Введите значение num1: ";
		cin >> num1;
		cout << "Введите значение num2: ";
		cin >> num2;

		cout << "num1 + num2 = " << num1 + num2 << endl;
		cout << "num1 / num2 = ";

		try //код, который может привести к ошибке, располагается тут
		{	
			if (num2 == 0)
			{
				throw 123; //генерировать целое число 123
			}
			cout << num1 / num2 << endl;	
		}
		catch(int i)//сюда передастся число 123
		{
			cout << "Ошибка №" << i << " - на 0 делить нельзя!!!!" << endl;
		}

		cout << "num1 - num2 = " << num1 - num2 << endl;
		cout << "=================================" << endl << endl;
	}

	cout << "Программа завершила работу!" << endl << endl;;

return 0;
}

В строках 22 — 29 определен try-блок. В нем располагается код, который потенциально может вызвать ошибку в работе программы, а именно ошибку в случае деления на 0. Задаем условие if — если num2 равно 0, то генерировать  целое число 123,к примеру. В этом случае try-блок сразу прекращает выполнение дальнейших команд, а число 123 «падает» в catch. В нашем примере он выводит сообщение об ошибке. При этом программа продолжает работать и  выполнять команды, размещенные ниже. Если же число num2 не будет равно нулю, то в try-блоке  выполнится команда cout << num1 / num2 << endl; ,а catch не сработает.

Запускаем программу и в первом шаге цикла вводим значение переменной num2 равное 0, а во втором — любое другое число:

Как видно, деление на 0 не произошло и программа не прекратила свою работу. Вместо этого мы увидели сообщение об ошибке в строке, где должна была произойти операция деления на 0.

Чтобы лучше понять, как именно значение, которое генерирует throw передается в catch, попробуйте заменить участок кода строк 22 — 33 на следующий код:

try 
{	
	if (num2 == 0)
	{
		throw "Ошибка - на 0 делить нельзя!!!!"; //генерировать символьную строку
	}
	cout << num1 / num2 << endl;	
}
catch(char *str)//сюда передастся строка
{
	cout << str << endl;
}

Тут при попытке деления на 0, throw генерирует не число, а символьную строку.  И  блоку catch в скобках мы показываем, что он будет принимать указатель на строку и ниже — выводить эту строку на экран. 

Исключение так же может генерироваться в определенной программистом функции. Например у нас определена функция деления двух целых чисел и в ней мы сразу проверим деление на 0.

int division(int n1, int n2)
{
	if (n2 == 0)
	{
		throw 99; 
	}
	return n1 / n2;
}

А вызывать эту функцию, конечно надо в try-блоке.

try 
{	
	cout << division(5, 0);
	cout << endl;	
}
catch(int i)
{
	cout << "Ошибка №" << i << " Деление на ноль." << endl; 
}

Деление на ноль не состоится и catch поймает число 99.

Что важно запомнить об исключениях:

• try-блок — так называемый блок повторных попыток. В нем надо располагать код, который может привести к ошибке и аварийному закрытию программы;
• throw генерирует исключение. То что остановит работу try-блока и приведет к выполнению кода catch-блока. Тип исключения должен соответствовать, типу принимаемого аргумента catch-блока;
• catch-блок — улавливающий блок, поймает то, что определил  throw и выполнит свой код. Этот блок должен располагаться непосредственно под try-блоком. Никакой код не должен их разделять.
• если в try-блоке исключение не генерировалось, catch-блок не сработает. Программа его обойдет.