C++ 遞迴函式中如何處理異常狀況？

遞歸函數異常處理的關鍵是立即 unwound 遞歸棧，可能導致記憶體洩漏和程式崩潰。處理異常的方法包括：封裝異常到本地變數、使用 RAII 包裝或使用 std::terminate() 終止函數。舉個例子，可以用封裝異常的方式處理計算階乘的遞歸函數中的例外：if (n < 0) { throw std::runtime_error("階乘不能計算負數"); }

C 遞迴函數中異常處理

遞迴函數在處理異常情況時需要格外小心，因為一旦發生異常，遞迴堆疊會立即被unwound，導致所有未處理的局部變數被銷毀，可能導致意外的記憶體外洩和程式崩潰。

處理方法

有多種方法可以在遞迴函數中處理異常情況：

1. 封裝異常into 本地變數

// 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 包裝

RAII（資源取得即初始化）包裝可以自動在例外發生時釋放資源。使用自訂 RAII 包裝器，可以在遞歸函數的參數清單中取得指向資源的指針，並在退出範圍時保證釋放資源。

// 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. 使用終止函數

終止函數允許在異常發生時立即停止遞歸呼叫。可以透過在遞歸函數中呼叫 std::terminate() 函數來實現，這將 unwound 堆疊並終止程式。

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);
}

實戰案例

考慮一個遞歸函數，用於計算數字的階乘：

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

使用封裝異常into 本地變數的方法，可以如下處理例外：

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);
  }
}

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