例外処理とは

例外とは、プログラムの通常の流れの中で発生し、プログラムの継続を阻止する変則性のことです。これらの変則性 (ユーザーエラー、論理エラーまたはシステムエラー) は、関数で検出できます。変則性を検出した関数がその変則性に対処できない場合は、例外を送出し、例外を処理する関数がそれを捕獲します。

C++ では、例外が送出されたときには、これを無視することはできません。つまり、何らかの通知をするか、プログラムを停止しなければなりません。ユーザーによって作成された例外ハンドラが存在しない場合は、プログラムはコンパイラのデフォルト機構によって強制終了します。

例外処理は、ループや if 文のような、プログラムの通常のフロー制御に比べると手間がかかります。そのため、例外機構は通常の動作の処理ではなく、実際に異常と認められる状況でのみ使用するようにしてください。

例外は、局所的に処理できない状況を処理する場合に特に便利です。プログラム全体にエラー状態を伝えるのではなく、エラーを処理できる場所へ直接制御を移すことができます。

たとえば、ファイルを開き、いくつかの関連データを初期化する処理が、ある関数に与えられているとします。ファイルが開けないか、あるいはファイルが破壊されている場合、この関数は処理を実行できません。このような問題を処理するための機能が関数に十分与えられていない場合、関数は問題を示す例外オブジェクトを送出し、プログラムの前方へ制御を移すことができます。例外ハンドラは、自動的にファイルのバックアップを行う、ユーザーに対して他のファイルで試すか尋ねる、プログラムを正常に停止する、などの処理を行えます。例外ハンドラの指定がないと、状態とデータを関数呼び出しの階層の全体に渡し、関数呼び出しごとに状態の検査を行う必要があります。例外ハンドラを指定する場合、エラー検査によって制御フローがわかりにくくなることはありません。関数が戻る場合、呼び出し元はその関数が正常に終了したと見なせます。

例外ハンドラにはいくつか欠点があります。関数またはその関数が呼び出す他の関数が例外を送出したため関数が戻らない場合には、データが矛盾した状態のままになることがあります。プログラマは、例外が送出される可能性があるのはいつか、例外がプログラムの状態に悪い影響を与えるかどうかを把握する必要があります。