在现代软件开发中，输入输出操作是必不可少的一部分。而当我们在处理输入流的时候，常常会遇到一些意外情况，比如读到了意外的字符，或者读到了文件的末尾，这些都有可能导致程序出现异常。那么如何在C++中处理这些异常呢？本文将为大家详细介绍C++输入流异常的相关知识，并提供一些实用的技巧和经验，帮助读者更好地掌握这个问题。

输入流状态

输入流异常，这是每个 C++ 开发者都会遇到的问题。了解输入流状态是解决这个问题的第一步。输入流有四种状态：goodbit、badbit、failbit 和 eofbit。

如果一个输入流处于 good 状态，那么就意味着没有任何错误发生。好的开始是成功的一半，你不是吗？输入流的状态可以使用流对象的状态位来表示，通过以下方式可以访问它们：

• good()：当流对象的状态位无错误时，返回 true。
• bad()：当流对象的状态位错误时（除 eofbit 位以外），返回 true。
• fail()：当流对象的状态位表明出现错误时，返回 true。
• eof()：当输入流到达文件末尾时，返回 true。

goodbit、badbit、failbit 和 eofbit 可以作为流对象的状态位，也可以单独使用。在默认情况下，输入流对象的状态位设置为 goodbit。

exceptions()

在C++文件流中，exceptions()是一个成员函数，用于设置流在遇到错误时是否抛出异常。该函数的作用是启用或禁用异常。默认情况下，流处于“未启用异常”的状态，这意味着流错误不会引发异常。但是，通过调用exceptions()函数，可以启用流异常机制，从而使流遇到错误时抛出异常，以便在程序中进行相应的处理。

exceptions()函数接受一个参数，该参数是一个std::ios_base::iostate类型的位掩码。在调用exceptions()函数时，可以将其设置为以下几种值之一：

• std::ios_base::goodbit：不会抛出任何异常
• std::ios_base::badbit：在遇到无法恢复的错误时抛出std::ios_base::failure异常
• std::ios_base::failbit：在遇到可恢复的错误时抛出std::ios_base::failure异常
• std::ios_base::eofbit：在到达文件末尾时抛出std::ios_base::failure异常

下面是一个使用exceptions()函数启用文件流异常机制的示例：

#include <fstream>
#include <iostream>

int main()
{
    std::ifstream infile("example.txt");

    infile.exceptions(std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);

    try {
        // 读取文件内容
    }
    catch (const std::ios_base::failure& e) {
        std::cerr << "File error: " << e.what() << std::endl;
    }

    return 0;
}

在上面的示例中，我们使用exceptions()函数将文件流的异常位设置为std::ifstream::failbit和std::ifstream::badbit，这意味着当文件流遇到可恢复或无法恢复的错误时，都会抛出std::ios_base::failure异常。然后我们在try-catch块中读取文件内容，并捕获std::ios_base::failure异常来处理文件错误。

检查输入流状态

检查输入流状态是判断输入流状态是否异常的关键步骤。C++标准库提供了四个成员函数来检查输入流的状态，它们分别是good()、bad()、fail()和eof()。

good()函数是最基础的成员函数，用于检查输入流的状态是否为goodbit。如果输入流的状态为goodbit，则返回true；否则返回false。示例如下：

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

int main() {
    ifstream file("example.txt");
    if(file.good()) {
        cout << "File is good." << endl;
    } else {
        cout << "File is not good." << endl;
    }
    return 0;
}

bad()函数用于检查输入流的状态是否为badbit。如果输入流的状态为badbit，则返回true；否则返回false。示例如下：

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

int main() {
    ifstream file("example.txt");
    if(file.bad()) {
        cout << "File is bad." << endl;
    } else {
        cout << "File is not bad." << endl;
    }
    return 0;
}

fail()函数用于检查输入流的状态是否为failbit。如果输入流的状态为failbit，则返回true；否则返回false。示例如下：

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

int main() {
    ifstream file("example.txt");
    if(file.fail()) {
        cout << "File is fail." << endl;
    } else {
        cout << "File is not fail." << endl;
    }
    return 0;
}

eof()函数用于检查输入流的状态是否为eofbit。如果输入流的状态为eofbit，则返回true；否则返回false。示例如下：

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

int main() {
    ifstream file("example.txt");
    if(file.eof()) {
        cout << "End of file is reached." << endl;
    } else {
        cout << "End of file is not reached." << endl;
    }
    return 0;
}

处理输入流异常

C++ 中，输入流异常主要包括 bad 和 fail 三种异常。这些异常的产生原因各不相同，我们一一介绍。

bad 异常，表示读取过程中出现了不可恢复的错误。这种异常通常是由于文件打开失败、文件被删除或者磁盘损坏等原因导致的。

fail 异常，表示读取过程中出现了可恢复的错误。这种异常通常是由于读取的数据类型不匹配、输入流状态不正确或者输入数据格式错误等原因导致的。

处理输入流异常是一项关键任务，因为异常状态可能会导致程序出现错误或崩溃。在C++中，我们可以使用异常处理机制来处理输入流异常，从而保证程序的健壮性和稳定性。

一种常见的处理输入流异常的方法是清除输入流的状态。我们可以使用clear()成员函数来清除输入流的状态，并将流的状态设置为goodbit，以便进行下一次读取操作。例如：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int n;
    while (true) {
        cin >> n;
        if (cin.fail()) {
            cin.clear(); // 清除输入流状态
            cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n'); // 忽略输入缓冲区中的无效字符
            cout << "Invalid input. Please try again." << endl;
        }
        else {
            cout << "Input: " << n << endl;
        }
    }
    return 0;
}

在上面的代码中，如果输入流发生了异常（如输入了一个字符串），则我们会清除输入流的状态，忽略输入缓冲区中的无效字符，并提示用户重新输入。

另一种处理输入流异常的方法是使用异常处理机制。C++标准库提供了一个std::ios_base::failure异常类，用于表示输入流发生了异常。我们可以使用try-catch块来捕获这个异常，并对其进行处理。例如：

#include <iostream>
#include <stdexcept>
using namespace std;

int main() {
    int n;
    while (true) {
        try {
            cin >> n;
            if (cin.fail()) {
                throw ios_base::failure("Invalid input."); // 抛出异常
            }
            else {
                cout << "Input: " << n << endl;
            }
        }
        catch (const ios_base::failure& e) {
            cin.clear(); // 清除输入流状态
            cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n'); // 忽略输入缓冲区中的无效字符
            cerr << "Error: " << e.what() << endl; // 输出异常信息
        }
    }
    return 0;
}

在上面的代码中，如果输入流发生了异常，我们会抛出一个std::ios_base::failure异常，并在catch块中处理这个异常。在处理异常的过程中，我们会清除输入流的状态，忽略输入缓冲区中的无效字符，并输出异常信息。