[C++] 예외처리(Exception Handling)

업데이트: July 20, 2022

태그: cpp, syntax

카테고리: cpp

REF : 윤성우의 열혈 C++

보통, 함수화를 (모듈화)를 하면서 가장 처음에 예외처리를 작성해 프로그램 실행도중에 일어날 수 있는 문제상황(SEGV)를 처리한다.
기존에 C에선 예외처리를 하기위해 if~else문을 자주 이용했다.
이렇게 if~else문을 이용한 예외처리는 간편하지만, 코드를 읽는 사람에게 있어선
해당 코드가

예외처리를 위한 코드인가?
프로그램 흐름을 구성하는가?

인지 쉽게 파악하지 못하게한다.

하지만, C++에서는 구조적으로 예외처리를 할 수 있는 메커니즘을 제공한다.

C++의 예외처리

코드의 가독성과 유지보수성을 위한 메커니즘
예외처리를 프로그램 흐름에서 독립시킬 수 있다.

try catch throw

try : 예외발생에 대한 검사 범위 지정
```
  try
  {
      //예외발생검사
  }
```
- try블록을 묶을때는 예외가 발생했을때 실행되지 않아야되는 코드도 넣어야한다.
catch : try에서 발생한 예외를 처리하는 코드가 담긴 영역
```
  catch(처리할 예외 종류 명시)
  {
      //예외처리 코드 삽입
  }
```
- 항상 try블록 뒤에 이어서 등장해야한다.
throw : 예외가 발생했음을 알리는 문장구성
```
  throw expn;
```
- expn은 어떤 데이터도 가능하지만, 예외상황에 대한 의미있는 문자여야한다.
- throw한 예외데이터의 자료형과 catch에서 잡는 데이터의 자료형은 일치해야한다.

Stack Unwinding

throw에서 예외가 발생했지만, 바로 처리되지 않는경우.
함수 내부에서 throw를 해서 예외가 발생했으나, catch문이 없는 경우, 함수를 호출한 영역으로 예외처리 책임이 넘어간다.

void myfunc(int num)
{
	if (num == 0)
		throw num;
	/*
	...예외 미발생시 처리할 코드
	*/
}

int main()
{
	...
	try
	{
		myfunc(num);
	}
	catch (int expn)
	{
		cout<<"예외발생"<<endl;
	}
}

myfunc 내부에서 throw를 했지만, catch문이 함수 내부에 없어서 myfunc를 호출한 main으로 예외데이터가 전달된다.
이는 main의 catch문에서 처리된다.
이런 특성은 예외 발생위치와 처리위치가 다른 경우에 유용하다.
이런 현상을 Stack Unwinding(스택풀기)라고 한다.

깊은 Stack Unwinding

#include <iostream>
using namespace std;

void One(void);
void Two(void);
void Three(void);

int main(void)
{
	try {
		One();
	} catch (int expn) {
		cout<<"예외코드"<<expn<<endl;
	}
	return 0;
}

void One(void)
{
	cout<<"One()"<<endl;
	Two();
}

void Two(void)
{
	cout<<"Two()"<<endl;
	Three();
}

void Three(void)
{
	cout<<"Three()"<<endl;
	throw -1;
}

three에서는 반드시 예외 -1이 throw된다.
함수의 스택이 반환되지만, 예외 데이터는 계속 전달되어 main으로 전달되게된다.
main에서도 해당 예외가 처리되지 않았다면 terminate 함수에 의해프로그램이 강제로 종료된다.
자료형이 불일치할 경우
- int형 예외가 발생했지만, catch블록에서 char형으로 받는다면 해당 예외는 해당 catch블록에서 처리되지 않는다.

여러개의 catch블록

1개의 try블록 내에서 둘 이상의 예외사항이 발생할수도 있다.
이 경우, 각각의 예외를 표현하기위한 예외 데이터의 자료형이 다를수도 있으므로 catch블록이 2개이상일수도 있다.

전달되는 예외 명시

함수의 정의부에 함수에서 발생가능한 예외 종류를 명시해줄 수 있다.
```
  int test(int num) throw (int, char)
  {}
```
- 예외가 발생한다면 int형 예외 데이터와 char형 예외 데이터가 전달될 수 있음을 알린다.
- 함수의 몸체부분에서는 catch(int expn), catch(char expn)이렇게 2개의 블록이 존재해야한다.
- 다른 자료형이 전달될 경우, unexpected함수 의해 프로그램이 종료된다.
- 따라서, 아래와 같은 함수는
```
  int test(int num) throw ()
  {}
```
  예외가 발생할 경우, 프로그램이 종료되버리고만다.

예외 클래스의 설계

클래스의 객체도 예외 데이터가 될 수 있다.
그러한 예외 데이터를 구성하는 클래스를 예외 클래스라고하는데,
예외를 처리하는 클래스의 catch블록에 임시객체의 형태로 참조자로 전달할 수 있다.

class E
{
	public:
		void showreason() {cout<<"예외발생"<<endl;};
};

class test
{
	private:
		int mynum;
	public:
		test(int num) : mynum(num)
		{}
		void throwing() throw (E)
		{
			if (this->mynum < 0)
				throw (E);
			else
				return ;
		}
};

int main(void)
{
	test obj1(-100);
	try{
		obj1.throwing();
	} catch (E &e) {
		e.showreason();
	}
}

상속관계의 예외 클래스

예외 클래스도 상속관계를 구현할 수 있다.
유도클래스가 구현해야하는 메서드를 구현하도록 순수가상함수로 선언해 기초클래스를 추상클래스로 선언한다.
이 추상 클래스를 상속하는 예외 클래스들을 만들어 기초클래스의 참조자에 해당 클래스들을 담을 수 있다.

하지만, 상속을 이용한 예외 클래스를 사용할때는 주의할 점이 있다.
try ~ catch 문은 기본적으로 상단에서부터 예외를 처리한다.
예외가 처리될 적절한 catch블록을 위에서부터 확인하고, 찾으면 catch블록을 실행하고 끝난다.

class A
{
	public:
		void a() {}
};

class B : public A
{};
class C : public A
{};

void ExceptionGenerate(int expn)
{
	if (expn == 1)
		throw A();
	else if (expn == 2)
		throw B();
	else
		throw C();
}

int main(void)
{
	try {
		ExceptionGenerate(3);
		ExceptionGenerate(2);
		ExceptionGenerate(1);
	} catch (A &expn) {
		cout<<"A exception!"<<endl;
	} catch (B &expn) {
		cout<<"B exception!"<<endl;
	} catch (C &expn) {
		cout<<"C exception!"<<endl;
	}
}

ExceptionGenerate함수가 C객체를 리턴했음에도 불구하고, catch블록은 A객체를 받았다고 생각하고 A exception만 잡게된다.
그 이유는, C객체가 일종의 A객체로 인식되어 (A *ptr = C();)가 되는 것처럼 예외처리를 하기 때문이다.
- 다시말해, 유도클래스는 기초클래스의 자료형으로 담길 수 있기때문에 발생하는 오류이다.
이러한 오류를 잡기위해선 catch문의 순서를 유도클래스 -> 기초클래스 순으로 변경해야한다.

C++ 표준 라이브러리 exception 클래스 사용하기

class exception
{
	public:
		exception () throw();
		exception (const exception&) throw();
		exception& operator= (const exception&) throw();
		virtual ~exception() throw();
		virtual const char* what() const throw();
};

표준 라이브러리의 구성요소에서 throw된 모든 객체는 이 클래스에서 파생된다.
이 유형을 참조로 catch하면 모든 표준 예외를 catch할 수 있다.
- 또한, 이 exception 클래스를 상속하는 예외처리 클래스 객체도 catch할 수 있다.

exception 클래스를 상속해 커스텀 exception 클래스를 만들 수 있다.
이때, 원래 exception 클래스의 가상함수인 what을 오버로딩해서 해당 예외를 식별하는 문자열을 리턴하게끔할 수 있다.
표준 라이브러리에서 throw되는 예외처리 클래스들도 이 함수를 오버로딩해서 어떤 예외처리가 발생했는지 알려준다.

C++ 11에서는 이를 오버로딩하기위해서

const char* what() const noexcept {return "Ooops!\n";}

noexcept키워드를 사용해 함수를 오버로딩하는데, C++98에서는 해당 키워드가 존재하지 않는다.
따라서, C++98에서 이 메서드를 오버로딩하고싶다면,

const char* what() const throw() {return "Ooops!\n";}

이렇게 선언해서 사용해줘야한다.
throw() 키워드를 함수 정의부에 선언하면 해당 함수가 아무런 예외를 던지지 않는다는 것을 의미한다.

엘비