如何处理 C++ 中的运行时错误？

Question

所以，我对 C++ 有点陌生，我想知道什么是好的做法，甚至想知道在编程时如何处理运行时错误，这里有一个例子：

State s_toState(std::string state){
  if (state == "MG")
    return State::MG;
  else if (state == "PR")
    return State::PR;
  else if (state == "SP")
    return State::SP;
  else if (state == "SC")
    return State::SC;
  else if (state == "RJ")
    return State::RJ;
  else if (state == "RN")
    return State::RN;
  else if (state == "RS")
    return State::RS;

  // ???
}

所以我有这个函数可以将 string 转换为 State。在不使用异常的情况下，我断言给定状态是现有状态（MG、PR、SP 等...）的理想方式是什么？

举了一个例子，但我要求的是一般规则。据我所知，我可以使用异常、断言或只打印错误。我也假装对此进行单元测试（也是单元测试的新手，对此一无所知）。

Answer 1

这看起来是一个使用异常的好机会。 cplusplus.com guide 是合理的，但我发现玩弄它是更好的学习方法。

基本思路是这样的：

一个函数 throw 是一个异常，终止该函数并将异常传递给调用该函数的人。
如果调用者在try块中调用该函数，则将执行后续的catch。
如果调用者没有 try/catch 系统，调用者也会终止，进程会重复函数调用堆栈，直到找到 try /catch 或 main() 已终止。

Answer 2

答案取决于s_toState“承诺”要做的事情。

如果state无效是函数的程序员错误或其他内部逻辑错误。添加 assert 和文档状态有效性作为前提条件（与指针的 !=nullptr 相同）。对于发布版本，添加一些默认行为，以便程序在可能的情况下不会崩溃。或者如果你不写关键软件就让它崩溃，它至少会让调试更容易。

如果是用户的可恢复故障和合理的场景（不是错误），则考虑返回 std::optional 或 throw。当抛出的异常总是被直接调用者捕获时，我更喜欢前者，即永远不会向上传播调用堆栈。我也发现它更清楚，因为它强制调用者显式处理它。

对于不可恢复的故障，即当直接调用者无法处理 nullopt 时，只需抛出并让其他代码处理。

我喜欢 try_parse 返回 std::optional 而 parse 抛出的命名约定。

可能值得 Exceptions and Error Handling FAQ 试一试。

Answer 3

一般来说，处理此类错误（与任何错误一样）的方式取决于整个程序的需要——而您并未具体说明。所以没有放之四海而皆准的“通则”。

有多种选择和取舍。

一个选项是让您的 State 枚举类型提供一个代表未确定或无效状态的枚举器值，例如

 enum class State {MG, PR, Undetermined};

然后，在您的函数中，return 未确定的值，例如

State s_toState(const std::string &state)
{
    State return_value = State::Undetermined;
    if (state == "MG")
       return_value = State::MG;
    else if (state == "PR")
       return_value = State::PR;
    // etc

    return return_value;
}

使用这种方法，函数始终 return 是类型 State 的有效值。如果错误条件不严重（即，如果提供了无效字符串，程序可以继续），则调用者可以决定是否需要检查 return 值。可以报告多种类型的错误情况（例如，通过多个枚举值表示不同的错误）不利的一面是调用者可能会忘记检查 return 值并且行为不正确。

另一种选择是抛出异常，例如；

State s_toState(const std::string &state)
{
    if (state == "MG")
       return State::MG;
    else if (state == "PR")
       return State::PR;
    // etc

    throw std::invalid_argument("Bad input string");
}

此选项需要对抛出的异常类型进行一些明智的选择（例如，需要传达有关错误状态的哪些信息）。如果调用者（或整个程序）在提供错误字符串时无法明智地继续，则此方法可能更可取，因为通过抛出异常，调用者被迫捕获并采取任何恢复操作以避免被终止。因此，这种方法可能不适用于非关键错误 - 例如，如果提供了错误的字符串，执行可以明智地继续。

另一个选项（C++17 及更高版本）是 return std::optional<State>。这允许调用者检查是否发生了错误（例如 std::option::has_value() return false），或者，如果在没有检查的情况下访问了值，则导致 std::bad_optional_access 类型的异常被抛出（这可能适合调用者，或者可能没有信息）。

也可以使用 assert() - 如果指定条件不正确，它会强制终止。一般来说，我更喜欢抛出异常而不是使用 assert() 但你可能更喜欢其他方式。

如何处理 C++ 中的运行时错误？

How to handle runtime errors in C++?

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