C++ 递归函数中如何处理异常情况？

递归函数异常处理的关键是立即 unwound 递归栈，可能导致内存泄露和程序崩溃。处理异常的方法包括：封装异常到本地变量、使用 RAII 包装或使用 std::terminate() 终止函数。举个例子，可以使用封装异常的方式处理计算阶乘的递归函数中的异常：if (n < 0) { throw std::runtime_error("阶乘不能计算负数"); }

C++ 递归函数中异常处理

递归函数在处理异常情况时需要格外小心，因为一旦发生异常，递归栈会立即被 unwound，导致所有未处理的局部变量被销毁，可能导致意外的内存泄露和程序崩溃。

处理方法

有多种方法可以在递归函数中处理异常情况：

1. 封装异常 into 本地变量

// 函数可以抛出 std::runtime_error 异常
void recursive_function(int remaining_depth) {
  if (remaining_depth <= 0) {
    return;
  }
  
  // 封装异常到本地变量中
  try {
    // 存在异常抛出的代码
    ...
  } catch (const std::runtime_error& e) {
    // 对异常进行处理（可选）
  }
  
  // 递归调用自身
  recursive_function(remaining_depth - 1);
}

2. 使用 RAII 包装

RAII（资源获取即初始化）包装可以自动在异常发生时释放资源。使用自定义 RAII 包装器，可以在递归函数的参数列表中获取指向资源的指针，并在退出范围时保证释放资源。

// RAII 包装器，在析构时释放资源
struct ResourceWrapper {
  ResourceWrapper() {
    // 获取资源
  }
  ~ResourceWrapper() {
    // 释放资源
  }
};

void recursive_function(int remaining_depth, ResourceWrapper& resources) {
  if (remaining_depth <= 0) {
    return;
  }

  // 使用资源并处理异常（可选）
  try {
    ...
  } catch (...) {
    // 处理异常（可选）
  }
  
  // 递归调用自身
  recursive_function(remaining_depth - 1, resources);
}

3. 使用终止函数

终止函数允许在异常发生时立即停止递归调用。可以通过在递归函数中调用 std::terminate() 函数来实现，这将 unwound 堆栈并终止程序。

void recursive_function(int remaining_depth) {
  if (remaining_depth <= 0) {
    return;
  }
  
  // 存在异常抛出的代码
  ...
  
  // 异常发生时终止程序
  std::terminate();
  
  // 递归调用自身
  recursive_function(remaining_depth - 1);
}

实战案例

考虑一个递归函数，用于计算数字的阶乘：

int factorial(int n) {
  if (n == 0) {
    return 1;
  } else {
    return n * factorial(n - 1);
  }
}

使用封装异常 into 本地变量的方法，可以如下处理异常：

int factorial(int n) {
  if (n < 0) {
    throw std::runtime_error("阶乘不能计算负数");
  }
  
  if (n == 0) {
    return 1;
  } else {
    return n * factorial(n - 1);
  }
}