استثناها و مدیریت خطاها در ++C
در زبان ++C، یکی از روش‌های مدیریت خطاها استفاده از استثناها (Exceptions) است. استثناها به برنامه‌نویس این امکان را می‌دهند که خطاهای غیرمنتظره را به‌طور مؤثری مدیریت کند و از خرابی برنامه جلوگیری کند. با استفاده از استثناها، می‌توان جریان اجرای برنامه را به‌طور کنترل‌شده تغییر داد و خطاها را به‌صورت واضح گزارش داد.
۱. استثناها (Exceptions)
استثنا در ++C به یک خطای غیرمنتظره در هنگام اجرای برنامه اشاره دارد. هنگامی که یک استثنا به وجود می‌آید، برنامه به‌طور خودکار از نقطه‌ای که استثنا ایجاد شده به نقطه‌ای که استثنا مدیریت می‌شود منتقل می‌شود.
۱.۱ دستور throw
برای ایجاد استثنا در ++C از دستور throw استفاده می‌شود. این دستور یک استثنا را پرتاب می‌کند و می‌تواند هر نوع داده‌ای را به‌عنوان استثنا ارسال کند، مثلاً یک عدد، یک رشته یا حتی یک شیء.
در اینجا expression می‌تواند هر نوع داده‌ای باشد که به‌عنوان استثنا ارسال می‌شود.
۱.۲ دستور try و catch
- try block: این بخش شامل کدی است که ممکن است باعث ایجاد استثنا شود. اگر در این بخش استثنایی پرتاب شود، کنترل به بخش catch منتقل می‌شود.
- catch block: این بخش شامل کدی است که برای مدیریت استثنا اجرا می‌شود. در این بخش، نوع استثنا را مشخص می‌کنیم تا به‌طور دقیق آن را مدیریت کنیم.
// کدی که ممکن است استثنا ایجاد کند
throw 20; // پرتاب یک استثنا
} catch (int e) {
// مدیریت استثنا
cout << "یک استثنا از نوع int: " << e << endl;
}
در اینجا، استثنا از نوع int پرتاب می‌شود و در بخش catch مدیریت می‌شود.
۲. مثال کامل از استثناها
در این مثال، یک برنامه ساده می‌سازیم که در آن یک تابع تقسیم عددی ایجاد می‌شود و در صورتی که تقسیم بر صفر انجام شود، یک استثنا پرتاب خواهد شد.
using namespace std;
double divide(double a, double b) {
if (b == 0) {
throw "خطا: تقسیم بر صفر!";
}
return a / b;
}
int main() {
double x = 10;
double y = 0;
try {
double result = divide(x, y); // تلاش برای تقسیم
cout << "نتیجه: " << result << endl;
} catch (const char* msg) {
cout << msg << endl; // مدیریت استثنا
}
return 0;
}
در این برنامه، اگر کاربر تلاش کند که عددی را بر صفر تقسیم کند، یک استثنا پرتاب می‌شود و پیام خطا نمایش داده می‌شود.
۳. انواع استثناها
در ++C، شما می‌توانید انواع مختلفی از استثناها را ایجاد کنید. این استثناها می‌توانند شامل انواع ساده‌ای چون اعداد یا رشته‌ها باشند، یا حتی می‌توانند اشیاء پیچیده‌ای از کلاس‌های خودتان باشند.
۳.۱ استثناهای استاندارد
++C کتابخانه استاندارد خود را برای ایجاد استثناهای خاص فراهم کرده است. برخی از استثناهای استاندارد در ++C عبارتند از:
- std::exception: کلاس پایه برای تمام استثناهای استاندارد.
- std::runtime_error: برای خطاهای زمان اجرا.
- std::logic_error: برای خطاهای منطقی.
- std::out_of_range: برای دسترسی به اندیس خارج از محدوده آرایه.
۳.۲ ایجاد استثناهای خاص
شما می‌توانید برای مدیریت خطاهای خاص برنامه خود، استثناهای خود را ایجاد کنید. این کار با تعریف یک کلاس جدید که از کلاس std::exception ارث‌بری می‌کند، انجام می‌شود.
#include <exception>
using namespace std;
class MyException : public exception {
public:
const char* what() const noexcept override {
return "این یک استثنای سفارشی است!";
}
};
int main() {
try {
throw MyException(); // پرتاب استثنای سفارشی
} catch (const MyException& e) {
cout << e.what() << endl; // مدیریت استثنای سفارشی
}
return 0;
}
در اینجا، کلاس MyException از کلاس std::exception ارث‌بری کرده و یک پیاده‌سازی برای متد what ارائه داده است.
۴. مدیریت چندین استثنا
++C این امکان را فراهم می‌کند که چندین استثنا را به‌طور همزمان مدیریت کنید. شما می‌توانید از چندین بلاک catch برای مدیریت انواع مختلف استثناها استفاده کنید.
// کدی که ممکن است چندین نوع استثنا ایجاد کند
} catch (int e) {
cout << "استثنا از نوع int: " << e << endl;
} catch (const char* msg) {
cout << "استثنا از نوع string: " << msg << endl;
} catch (...) {
cout << "استثنا از نوع ناشناخته!" << endl;
}
- catch(...): این بلاک برای مدیریت هر استثنای دیگری که در دسترس نیست استفاده می‌شود.
۵. نکات مهم در استفاده از استثناها
- انتقال استثنا: وقتی یک استثنا در try پرتاب می‌شود، به‌طور خودکار برنامه به بلاک catch منتقل می‌شود. این به‌معنای این است که کد بعد از دستور throw دیگر اجرا نمی‌شود.
- بازگشت از استثناها: استثناها می‌توانند به طور زنجیره‌ای پرتاب شوند و در هر نقطه از برنامه می‌توانند مدیریت شوند.
- استفاده از noexcept: اگر تابعی هیچ استثنایی پرتاب نکند، می‌توانید از کلمه کلیدی noexcept برای نشان دادن این مطلب استفاده کنید.
نتیجه‌گیری
استفاده از استثناها یکی از روش‌های مهم برای مدیریت خطاها در ++C است. با استفاده از دستورات try, throw, و catch می‌توانید خطاها را به‌طور مؤثر مدیریت کنید. علاوه بر این، شما می‌توانید استثناهای خاص خود را ایجاد کرده و انواع مختلفی از استثناها را به‌طور همزمان مدیریت کنید تا برنامه‌تان در برابر خطاهای غیرمنتظره مقاوم‌تر باشد.
