[C++] 17. 예외처리(Exception), std::exception

 

 

예외처리(Exception)

C++에서 예외처리는 프로그램의 실행 중에 발생하는 예외 상황을 감지하고 적절한 조치를 취하는 메커니즘입니다. 이를 통해 프로그램의 안정성을 높이고 예상치 못한 문제에 대처할 수 있게 됩니다. 예외는 일반적으로 프로그램이 실행 중에 발생하는 오류 또는 예상치 못한 상황을 나타냅니다. 이러한 상황을 처리하는 데 사용되는 기본적인 C++ 예외 처리 메커니즘에 대해 알아보겠습니다.

 

예외 던지기 (Throwing Exceptions)

예외를 던질 때는 throw 키워드를 사용합니다.
throw 키워드 뒤에는 예외 객체가 옵니다. 일반적으로 예외 객체는 기본 데이터 타입이나 사용자 정의 클래스 객체일 수 있습니다.

void doSomething(int value) {
    if (value < 0) {
        throw "Value cannot be negative!"; // 문자열을 예외로 던짐
    }
}

 

 

예외 다시 던지기 (Rethrowing Exceptions)

함수 내부에서 처리한 예외를 외부로 다시 던질 수 있습니다. 이를 예외 다시 던지기라고 합니다.
이는 중첩된 try-catch 블록에서 사용되며, 현재 함수의 catch 블록이 예외를 처리할 수 없는 경우 상위 호출자로 예외를 전달하는 데 사용됩니다.

void doSomething() {
    try {
        // 작업 수행
    } catch (const SomeException& e) {
        // 예외 처리
        throw; // 현재 예외를 다시 던짐
    }
}

 

 

사용자 정의 예외 클래스 (Custom Exception Classes)

C++에서는 기본 데이터 타입 외에도 사용자 정의 예외 클래스를 만들어 예외를 던질 수 있습니다. 보통 사용자 정의 예외 클래스는 std::exception 클래스를 상속받아서 작성합니다.

class MyException : public std::exception {
public:
    const char* what() const noexcept override {
        return "This is a custom exception!";
    }
};

void doSomething() {
    throw MyException();
}

 

 

 

std::exception

C++ 표준 라이브러리에서는 예외 처리를 위해 std::exception 클래스를 제공합니다. 이 클래스는 C++ 표준 예외 클래스들의 기본 클래스로 사용됩니다. std::exception 클래스는 <exception> 헤더 파일에 정의되어 있으며, 다른 예외 클래스들은 이 클래스를 상속받아 구현됩니다.

std::exception 클래스는 가장 간단한 예외 처리를 위한 기반 클래스로서, 일반적으로 예외에 대한 정보를 제공하기 위해 what() 멤버 함수를 가지고 있습니다. 이 함수는 예외에 대한 설명을 C 스타일의 문자열로 반환하며, 파생 클래스들은 이 멤버 함수를 오버라이드하여 자신만의 예외 정보를 반환할 수 있습니다.

std::exception의 정의는 다음과 같습니다:

namespace std {
    class exception {
    public:
        exception() noexcept;
        exception(const exception&) noexcept;
        exception& operator=(const exception&) noexcept;
        virtual ~exception();

        virtual const char* what() const noexcept;
    };
}

 

what() 멤버 함수

const char* what() const noexcept

이 함수는 예외에 대한 설명을 반환합니다. 기본적으로 이 함수는 "std::exception"을 반환하지만, 파생 클래스에서 이 함수를 오버라이드하여 더 구체적인 정보를 제공할 수 있습니다.

#include <iostream>
#include <exception>

class MyException : public std::exception {
public:
    const char* what() const noexcept override {
        return "This is a custom exception!";
    }
};

int main() {
    try {
        throw MyException();
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cout << "Caught exception: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

// 출력:
// Caught exception: This is a custom exception!

 

std::exception 클래스를 직접 사용하기보다는, 이를 상속받아서 사용자 정의 예외 클래스를 만들어서 더 구체적인 예외 정보를 제공하는 것이 일반적입니다. 이렇게 함으로써 예외 처리 코드에서 더 유용한 정보를 얻을 수 있게 됩니다.

 

std::exception을 상속받는 클래스

 

 

 

예외를 다양하게 처리하기

예외처리는 시스템 예외 처리 영역과 Standard library의 예외 처리 영역으로 나눌 수 있습니다. 우리가 코드를 짜면서 발생 할 수 있는 모든 에러에 대해 예외처리를 할 수 없습니다. 그렇지만 다양한 영역과 조건을 기준으로 예외를 정의한다면 예외를 마주했을 때 더욱 유연하게 대처할 수 있을 것입니다. 

 

다양한 예외 유형 정의하기

여러 종류의 예외를 다루어야 하는 경우, 각각의 상황에 적합한 사용자 정의 예외 클래스를 만들어서 사용할 수 있습니다. 이를 통해 예외의 유형을 명확하게 구분하고 구체적인 예외 처리를 수행할 수 있습니다.

class FileOpenException : public std::exception {
public:
    const char* what() const noexcept override {
        return "Failed to open the file!";
    }
};

class DivideByZeroException : public std::exception {
public:
    const char* what() const noexcept override {
        return "Division by zero is not allowed!";
    }
};

 

 

예외 발생 조건 분리하기

여러 곳에서 예외가 발생할 수 있는 경우, 예외가 발생하는 조건을 분리해서 처리할 수 있습니다. 이렇게 하면 예외 처리 코드를 각각의 적절한 위치에 두어 코드의 가독성을 높일 수 있습니다.

void divideNumbers(int a, int b) {
    if (b == 0) {
        throw DivideByZeroException();
    }
    // 나머지 연산 수행
}

void readFile(const std::string& filename) {
    std::ifstream file(filename);
    if (!file.is_open()) {
        throw FileOpenException();
    }
    // 파일 읽기 수행
}

 

 

예외 처리와 리소스 관리

리소스 관리는 예외 안전성과 밀접한 관련이 있습니다. 예외가 발생하더라도 자원이 올바르게 관리되도록 스마트 포인터와 RAII(Resource Acquisition Is Initialization)를 활용하는 것이 좋습니다.

void someFunction() {
    std::unique_ptr<int> ptr(new int(42)); // 스마트 포인터로 자원을 할당
    // 작업 수행
    // 예외가 발생하더라도 ptr이 자동으로 메모리를 해제함
}

 

 

예외 안전성과 트랜잭션

예외 처리는 트랜잭션과 유사한 개념을 적용할 수 있습니다. 예외가 발생하면 해당 작업이 롤백되도록 구현하여 프로그램의 일관성을 유지할 수 있습니다.

class BankAccount {
private:
    int balance;

public:
    void deposit(int amount) {
        // 예외 발생 시 임시 변수에 기존 잔액을 저장하여 롤백 가능하게 함
        int tempBalance = balance;
        try {
            // 잔액 변경 작업 수행
            balance += amount;
        } catch (...) {
            // 예외 처리 후 잔액을 이전 값으로 롤백
            balance = tempBalance;
            throw; // 예외를 다시 던져서 상위 호출자에게 전파
        }
    }
};