C++ 異常處理完整指南：throw 規格、三種傳遞方式與最佳實踐

異常處理是 C++ 建構健壯軟體的核心機制。本文系統解析 throw 例外規格、三種異常傳遞方式（傳值、傳指標、傳參考）的優劣對比、多型行為差異、記憶體管理陷阱，並給出現代 C++ 異常處理最佳實踐建議。

throw 例外規格

void f() throw();           // 不拋出任何異常（異常安全）
void f() throw(...);        // 可拋出任意異常
void f() throw(MyException); // 僅拋出 MyException 類型

注意：C++11 起 throw() 棄用，改用 noexcept；動態例外規格 C++17 移除。現代代碼請使用 noexcept / noexcept(expr)。

三種異常傳遞方式深度對比

1. 傳值 —— 物件切割與多型失效

class MyException : public exception {
    virtual const char* what() const throw() { return "myException"; }
};
void f() { throw MyException(); }
try { f(); }
catch (exception exc) { cout << exc.what(); }  // 輸出 "Unknown exceptions"

問題：catch (exception exc) 觸發拷貝建構，衍生類別特有資訊被切割，呼叫基類 what() 而非衍生類別覆寫版本。不可用於多型異常體系。

2. 傳指標 —— 多型可行但記憶體管理惡夢

void f() { throw new MyException(); }
try { f(); }
catch (exception* p) { cout << p->what(); delete p; }

優點：保持多型，正確呼叫衍生類別 what()。

缺點：

• 拋出堆疊物件位址 → 懸空指標
• 拋出 new 物件 → 何時 delete？catch 區塊？若重拋？若未捕獲？極易洩漏或雙重釋放

3. 傳參考 —— 最佳實踐

void f() { throw MyException(); }
try { f(); }
catch (exception& exc) { cout << exc.what(); }

優勢：

• 無拷貝，無切割，完整保持多型
• 無記憶體管理負擔，異常物件由執行期自動管理生命週期
• 效能最佳，語法最簡潔

現代 C++ 異常處理鐵律

1. 拋出：throw MyException();（值語義，非指標）
2. 捕獲：catch (const BaseException& e)（const 參考，支援多型）
3. 異常類別：繼承 std::exception，覆寫 what()
4. 資源安全：RAII 確保異常拋出時資源正確釋放
5. 不濫用：異常用於「異常狀況」，非正常流程控制
6. noexcept：標記不拋出函式，啟用編譯器優化

異常安全等級

• 基本保證：不洩漏資源，物件保持有效狀態
• 強烈保證：操作失敗時狀態回滾（交易語意）
• 不拋出保證：noexcept，絕不拋出異常

總結

「以值拋出，以 const 參考捕獲」是 C++ 異常處理的黃金法則。它同時解決多型保持、物件切割、記憶體管理、效能四大核心問題。配合 RAII、noexcept、標準異常體系，能構建工業級異常安全程式碼。