从std::iostream错误中获取可读异常

本书之前的章节中，我们还没对异常进行过捕获。不过对于流对象不会抛出异常，所以很容易使用。当我们想要解析10个数，不过解析过程在中途失败了，那么流对象将会将自身设置为失败状态，并且不会继续对数字进行解析。这样，我们就不会让程序处于危险当中。我们可以将解析过程转换为一个条件变量，比如if (cin >> foo >> bar >> ...)。如果这个判断失败了，那我们将对输入进行处理。所以，这里并不会出现try-catch代码块。

实际上，之前的C++输入输出流是会抛出异常的。异常这个特性是不是一开始就有的，所以这也可能是流对象库并不是第一个支持异常特性的原因。

为了对流使用异常，我们必须对每个流对象单独进行配置，让其在失败的时候抛出一个异常。不幸的是，我们可以对对象的异常进行捕获，但是这步并没有标准化。这就导致我们无法获得有效的错误信息，我们将在后续的实例中看到。如果我们很想对流对象使用异常，那么可以使用C库中有关文件系统错误状态，来获取更多的信息。

本节中，我们将会通过不同的方式，让程序运行失败，然后来处理这些异常，并且了解如何获取更多的有效信息。

How to do it...

我们将会让程序打开一个文件(这个过程可能会失败)，并且将会从文件中读取一个整型数字(也可能会失败)。我们可以通过激活异常的方式来发现错误，然后再来看如何对这些错误进行处理：

1. 包含必要的头文件，并声明所使用的命名空间：

   #include <iostream>
   #include <fstream>
   #include <system_error>
   #include <cstring>
   
   using namespace std;

2. 当我们要将流对象和异常一起使用时，首先需要启动异常。为了获取一个文件流对象，在指定文件并不存在时，抛出一个异常；或是在解析错误时，我们需要将对应的失败原因设置到异常掩码的对应位上。当执行失败的时候，将触发一个异常。并通过激活的failbit和badbit，我们能让文件系统的错误抛出异常，并对这个错误进行解析：

   int main()
   {
       ifstream f;
       f.exceptions(f.failbit | f.badbit);

3. 现在可以使用try块进行对文件的访问。文件打开成功，那我们将继续读取文件中的整型数字。并且，只有在读取数字成功的情况下，我们才会对数字进行打印：

       try {
           f.open("non_existant.txt");
   
           int i;
           f >> i;
   
           cout << "integer has value: " << i << '\n';
       }

4. 对于可能发生的两种错误，一个std::ios_base::failure实例将会抛出。这个对象有一个what()成员函数，其会为我们解释触发了哪种异常。不幸的是，并不存在标准化的信息，所以我们不会得到太多有用的信息。不过，我们至少可以区分，触发异常的是一个文件系统问题，还是一个格式解析问题。全局变量errno，其在C++诞生前就存在，其会设置为一个错误值，可供我们进行查看。strerror函数会将一个错误值，翻译为我们可以读懂的字符串。当errno是0时，就代表文件系统没有任何错误：

       catch (ios_base::failure& e) {
           cerr << "Caught error: ";
           if (errno) {
               cerr << strerror(errno) << '\n';
           } else {
               cerr << e.what() << '\n';
           }
       }
   }

5. 编译并运行程序，两种错误可能都会在运行时发生。当文件不存在时，我们就不可能从文件中获取数值，所以我们会得到一个iostream_category错误信息：

   $ ./readable_error_msg
   Caught error: ios_base::clear: unspecified iostream_category

6. 如果文件不存在， strerror(errno)将会返回不同的错误信息：

   $ ./readable_error_msg
   Caught error: No such file or directory

How it works...

我们可以通过s.exceptions(s.failbit | s.badbit)使能流对象s抛出异常的能力。不过，这也就意味着有些情况无法使用异常，例如std::ifstream的实例需要打开一个文件进行构造，所以我们不能在之后对异常进行设置。

ifstream f {"non_existant.txt"};
f.exceptions(...); // too late for an exception

这就十分遗憾了，因为异常处理与原始C风格的方式进行对比，无需被if困扰，其每一步都是在处理异常。

当我们使用各种方法让流处于失败的状态，就会发现抛出的这些异常并没有什么区别。这样只需要了解何时捕获错误，而非捕获了什么错误(对于流是这样，而对于STL中的其他类型就不是了)，这也就是为什么我们要对errno的值进行检查的原因。这个全局变量在C++和异常诞生之前，就已经存在了。

如果有任何与系统相关的函数发生了错误，其会将errno设置为除0之外的其他值(0代表没有错误)，然后调用者可以通过对errno值的查询，来了解到底出现了什么问题。这个问题我们在多线程程序会经常遇到，并且所有线程都会对一个全局变量进行修改，那么当出现错误了，是哪个线程造成的呢？幸运的是，这个设计已经在C++11中进行了修改，每个线程都只能看到属于自己的erron变量。

对于原始的错误处理方式，我们就不进行详细的描述了，不过其能为我们提供额外有用的信息，比如流对象触发了基于系统的异常。异常会告诉我们发生了什么，而erron则会告诉我们会发生哪种级别的错误。