0127、安全开发篇（四）：异常处理

这一章整理异常处理。C 语言通常靠返回值、错误码和宏定位问题；C++ 增加了异常机制，可以把错误沿调用链向上传播。安全开发里异常不是“偷懒不判断错误”，而是要让错误路径可控、资源能释放、日志能复盘。

6.1 C 预定义宏

C/C++ 提供一些预定义宏，适合写日志和调试信息。

宏	含义
`__FILE__`	当前文件名
`__LINE__`	当前行号
`__DATE__`	编译日期
`__TIME__`	编译时间
`__FUNCTION__`	当前函数名，常见编译器支持

#include <iostream>

#define LOG(msg) \
    std::cout << __FILE__ << ":" << __LINE__ << " " << msg << std::endl

6.3 C 错误规避

C 风格错误处理常用返回值。

int read_config(const char *path) {
    if (path == NULL) {
        return 0;
    }
    return 1;
}

复盘重点：调用者必须检查返回值，否则错误会被吞掉。

6.4 C 标准错误

C 中常见 errno、返回值、空指针判断。文件、内存、系统调用都要检查失败情况。

场景	检查
`fopen`	是否返回 `NULL`
`malloc`	是否返回 `NULL`
字符串转换	是否转换完整
文件读取	返回数量是否符合预期

6.5 C++ 抛出异常

C++ 可以用 throw 抛出异常，用 try/catch 捕获。

#include <stdexcept>

int divide(int a, int b) {
    if (b == 0) {
        throw std::invalid_argument("divide by zero");
    }
    return a / b;
}

6.6 异常传播

异常会沿调用栈向上传播，直到被匹配的 catch 捕获。如果没人捕获，程序会终止。

try {
    int ret = divide(10, 0);
    std::cout << ret << std::endl;
} catch (const std::exception &e) {
    std::cerr << e.what() << std::endl;
}

6.7 异常规范

旧式动态异常规范已经不推荐。现代 C++ 更常见的是 noexcept，表示函数承诺不抛异常。

1
2
3

void cleanup() noexcept {
    // 清理函数不应抛异常
}

析构函数里尤其不要抛异常。

6.8 标准异常

常见标准异常：

异常	场景
`std::exception`	标准异常基类
`std::runtime_error`	运行时错误
`std::invalid_argument`	参数非法
`std::out_of_range`	越界
`std::bad_alloc`	内存申请失败

6.9 自定义异常

自定义异常适合表达项目自己的错误语义。

#include <stdexcept>
#include <string>

class ConfigError : public std::runtime_error {
public:
    explicit ConfigError(const std::string &message)
        : std::runtime_error(message) {}
};

异常安全与资源释放

异常处理最怕资源泄漏。C++ 里优先用 RAII：资源放进对象，析构时自动释放。

#include <fstream>
#include <stdexcept>
#include <string>

std::string read_first_line(const std::string &path) {
    std::ifstream file(path);
    if (!file) {
        throw std::runtime_error("open file failed");
    }

    std::string line;
    std::getline(file, line);
    return line;
}

ifstream 离开作用域会自动关闭文件。

错误处理选择表

方式	适合场景
返回值	高频、可预期、简单错误
`errno`	C 标准库和系统调用风格
异常	无法在当前层处理，需要向上传播
日志	需要保留复盘证据
RAII	资源必须自动释放

安全复盘问题

问题	说明
是否检查失败	文件、内存、输入都要检查
是否泄漏资源	异常路径也要释放
是否吞掉异常	空 `catch` 会隐藏问题
是否泄露敏感信息	错误信息不要包含密码、密钥
是否有日志	关键错误要能复盘

本章最小复盘代码

#include <iostream>
#include <stdexcept>
#include <string>

int parse_positive(const std::string &text) {
    int value = std::stoi(text);
    if (value <= 0) {
        throw std::invalid_argument("value must be positive");
    }
    return value;
}

int main() {
    try {
        std::cout << parse_positive("12") << std::endl;
        std::cout << parse_positive("-1") << std::endl;
    } catch (const std::exception &e) {
        std::cerr << "error: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

学习检查清单

检查项	状态
能用预定义宏输出文件名和行号	待复盘
能写出返回值式错误处理	待复盘
能抛出并捕获标准异常	待复盘
能说明异常传播和 `catch` 匹配顺序	待复盘
能用 RAII 避免异常路径资源泄漏	待复盘