更新时间： 2026-08-27

54 篇讲了 throw 怎么扔、catch 怎么接。这篇回答下一个问题：该抛什么、接什么？ 抛字符串字面量行不行？标准库的异常类有哪些？自定义异常怎么设计？

本文要回答：标准异常类的层级长什么样？什么时候用哪个？以及自定义异常类的正确姿势。

一、标准异常类层级

C++ 标准库把常用异常组织成一个继承体系，根是 std::exception：

@startuml
left to right direction
skinparam nodeFontSize 13
skinparam backgroundColor #FFFFFF

class "std::exception" as root #E8F1FF {
  + what() const
}
class "std::logic_error" as logic #DCE9FF
class "std::runtime_error" as runtime #DCE9FF
class "std::bad_alloc" as badalloc #FFF3D6
class "std::bad_cast" as badcast #FFF3D6
class "std::bad_variant_access" as badvar #FFF3D6

root <|-- logic
root <|-- runtime
root <|-- badalloc
root <|-- badcast
root <|-- badvar

note bottom of root
  所有标准异常的基类，
  what() 返回错误描述字符串
end note
@enduml

再往下展开常用的子类：

类别	子类	触发场景
逻辑错误（程序 bug）	std::invalid_argument	参数非法（如 stoi 传非数字）
	std::out_of_range	越界（vector::at、string::at）
	std::length_error	长度超限（string 过长）
运行期错误（环境/输入）	std::runtime_error	通用运行期错误
	std::overflow_error	算术溢出
	std::underflow_error	算术下溢
	std::system_error	系统调用错误（含 errno 包装）
分配/转换	std::bad_alloc	new 分配失败
	std::bad_cast	dynamic_cast 失败
	std::bad_variant_access	variant 取错类型（52 篇）

关键区分：logic_error 表示"代码写错了"（参数非法、越界——本可以避免），runtime_error 表示"运行环境出了问题"（文件打不开、网络断了——写代码时无法预防）。这个区分对错误处理策略有指导意义：logic_error 通常在开发期暴露就该修，runtime_error 需要运行期容错。

二、what()：错误信息

所有标准异常都有 what()，返回 const char* 的错误描述：

#include <stdexcept>
#include <iostream>

try {
    throw std::runtime_error("磁盘写入失败: /dev/sda");
} catch (const std::exception& e) {
    std::cout << "错误: " << e.what() << "\n";
}

按 const std::exception& 捕获就能统一处理所有标准异常，e.what() 给人类可读的描述——日志、报错信息都靠它。what() 返回的指针只在异常对象存活期间有效，别把 what() 的结果长期保存（拷贝成 std::string 才安全）。

三、能 throw 任意类型，但别这么做

throw 可以抛任何东西——throw 42;、throw "error"; 都能编译：

throw 42;              // 能编译，但 catch 要写 catch(int)
throw "something";     // 抛字符串字面量，catch 要写 catch(const char*)

为什么不推荐抛非异常类型？

1. 无法携带标准信息：没有 .what()，信息全靠自己约定
2. catch 类型难写：调用者得记着"这个函数会抛 int"，心智负担大
3. 和标准库不统一：标准库都抛异常对象，你抛别的，兜底 catch (const std::exception&) 接不住

惯例是抛标准异常类或自定义异常类。throw 后面的表达式其实还有讲究——C++11 起 throw e; 在传播时会调用移动或拷贝构造（把异常对象"复制"到异常存储区），所以抛局部对象是安全的（不会悬垂），但会多一次拷贝/移动，抛小对象无感。

四、自定义异常

标准异常不够用时（想带更多字段、特定的语义），继承 std::runtime_error 或 std::exception 自定义：

#include <stdexcept>
#include <string>

// 推荐：继承 runtime_error，复用 what() 的机制
class ConfigError : public std::runtime_error {
public:
    explicit ConfigError(const std::string& file, const std::string& msg)
        : std::runtime_error("配置文件 " + file + ": " + msg),
          file_(file) {}

    const std::string& file() const { return file_; }

private:
    std::string file_;
};

// 使用
try {
    // 某处：throw ConfigError("app.conf", "端口号非法");
} catch (const ConfigError& e) {
    std::cerr << e.what() << "（文件: " << e.file() << "）\n";
} catch (const std::exception& e) {
    std::cerr << "其它错误: " << e.what() << "\n";
}

自定义异常的设计要点：

1. 继承 std::runtime_error（运行期错误）或 std::logic_error（逻辑错误），别直接继承 std::exception——exception 没有接受 string 的构造函数，你得自己存消息
2. 构造函数里把消息拼好传给基类，what() 直接可用
3. 需要的额外数据（文件名、错误码）做成成员 + getter
4. 保持"小而专"：一个异常类对应一类错误，别搞一个万能异常装所有情况

@startuml
left to right direction
skinparam nodeFontSize 13
skinparam backgroundColor #FFFFFF

class "std::exception" as root #E8F1FF {
  + what()
}
class "std::runtime_error" as rt #DCE9FF
class "ConfigError" as cfg #D9FFE2 {
  + file()
  - file_
}

root <|-- rt
rt <|-- cfg
note bottom of cfg
  自定义异常惯例：
  继承 runtime_error，
  构造函数拼消息，
  额外字段做成成员
end note
@enduml

五、异常与 C 错误码的互操作

C++ 代码调用 C 库（返回码 + errno）时，常在边界处转换：

#include <cerrno>
#include <cstring>
#include <stdexcept>

void read_file(const char* path) {
    FILE* f = std::fopen(path, "r");
    if (!f) {
        // 把 errno 转成标准异常
        throw std::system_error(errno, std::generic_category(),
                                std::string("打开失败: ") + path);
    }
    // ...
    std::fclose(f);
}

std::system_error（<system_error>）能把 errno 和错误信息一起包装，是 C++ 与 C 错误模型互操作的桥梁。反过来，C++ 异常想跨 C 边界传播也不行——C 函数没有异常机制，异常不能穿过 C 边界（会直接 terminate），所以跨边界要么全用返回码，要么在边界内 catch 掉并转成返回码。

六、C 对照

需求	C	C++
通用错误	errno + strerror(errno)	std::runtime_error + .what()
参数错误	返回 EINVAL	std::invalid_argument
越界	无标准（UB）	std::out_of_range
分配失败	malloc 返回 NULL	std::bad_alloc
自定义错误	错误码枚举	自定义异常类
错误描述	strerror（固定表）	what()（可携带任意上下文）

C 的错误体系是"数字编码"，错误描述靠查表；C++ 的异常是"对象"，能带任意上下文信息。数字编码的优势是跨语言/跨进程传递方便（网络协议、系统调用层只能用错误码），对象异常的优势是表达力强。成熟工程往往两套都要——底层接口用错误码，应用层用异常。

七、与本站主线衔接

• 54 篇（try/catch）：捕获语法，本篇补全"抛什么、接什么"
• 56 篇（栈展开）：异常传播时 RAII 对象的析构顺序
• 57 篇（noexcept）：哪些操作不该抛异常
• 51/52 篇（optional/variant）："不用异常的错误处理"替代方案
• crash/：未捕获异常 → terminate → core dump，异常处理与崩溃排查的接口

八、一句话总结

标准异常以 std::exception 为根分两大枝——logic_error（代码 bug）与 runtime_error（环境问题），按 const std::exception& 捕获可统一处理、what() 取描述；业务需要时继承 runtime_error 自定义异常并携带上下文字段；牢记"别抛裸类型、异常不穿 C 边界"两条底线。

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