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C++中的std::system_error是什么?(如何优雅地处理操作系统错误)

穿越時空

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发布时间:2026-02-18 12:13:02

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来源于php中文网

原创

std::system_error 是封装错误码、类别和描述的异常类型,非 errno 简单包装;它统一系统错误为可抛、可捕、可比较对象,用于 filesystem、thread 等标准库组件,需用 std::errc 跨平台判断错误。

c++中的std::system_error是什么?(如何优雅地处理操作系统错误)

std::system_error 是什么,它和 errno 有什么区别

它不是对 errno 的简单包装,而是一个带上下文的异常类型:封装了错误码(std::error_code)、错误类别(std::system_category()std::generic_category())、以及可选的描述字符串。关键在于——它把原本散落在 errnostrerror、返回值检查里的错误信息,统一成可抛、可捕、可比较的对象。

常见错误现象:std::system_error 经常在你没显式 throw 的地方冒出来,比如调用 std::filesystem::create_directory 失败、std::thread 构造失败、或 std::condition_variable::wait_for 超时被中断。这不是你代码写错了,而是标准库主动帮你“升级”了错误汇报方式。

  • 使用场景:所有依赖系统调用的 C++ 标准库组件(std::filesystemstd::threadstd::chrono 等)出错时默认抛这个
  • 参数差异:std::system_error 构造时接受 std::error_code,而 std::error_code 可以从 errno 构造(std::error_code{errno, std::generic_category()}),也可以从 Windows 错误码构造(std::error_code{GetLastError(), std::system_category()}
  • 性能影响:抛异常本身有开销,但比起手动检查每个系统调用返回值 + 查表翻译错误,它反而更轻量且不易漏判

怎么捕获并区分不同系统错误

别直接 catch std::exception&,那样会丢失错误码语义。要用 std::system_error 类型捕获,再通过 .code() 提取 std::error_code,最后用 .value().category() 做精确判断。

容易踩的坑:std::error_code::value() 返回的是平台原生错误码(比如 Linux 下 EACCES == 13,Windows 下 ERROR_ACCESS_DENIED == 5),不能跨平台硬比较;必须配合 .category() 一起用。

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  • 正确做法:e.code().category() == std::system_category() 表示 OS 层错误(如权限、路径不存在),e.code().category() == std::generic_category() 表示 POSIX 风格通用错误(如 EINVAL
  • 判断具体错误:e.code().value() == EACCES(Linux/macOS)或 e.code() == std::errc::permission_denied(跨平台推荐)
  • 不要写 if (e.what().find("Permission denied") != std::string::npos) —— 字符串匹配脆弱且 locale 敏感

std::errc 枚举是跨平台错误码的唯一靠谱写法

std::errc 是 C++11 引入的一组枚举值(如 std::errc::no_such_file_or_directory),它把常见错误映射到各平台原生码,屏蔽了 errno 和 Windows GetLastError() 的差异。这是你写可移植错误处理的基石。

使用场景:任何需要判断“是不是文件不存在”“是不是权限不够”的地方,都该用 std::errc::xxx,而不是硬写数字或字符串。

  • 构造 std::error_codestd::error_code{std::errc::operation_not_permitted}
  • 比较错误:e.code() == std::errc::no_such_file_or_directory(安全、可读、跨平台)
  • 注意:std::errc 不覆盖全部系统错误(比如某些 Windows 特有错误没有对应枚举),此时仍需 fallback 到原生码 + category 判断

为什么不要在 noexcept 函数里抛 std::system_error

很多标准库函数声明为 noexcept(如 std::thread::joinable()),但像 std::thread::join() 这种可能失败的函数却没标 noexcept —— 因为它明确允许抛 std::system_error(例如线程已分离)。如果你给一个本该抛异常的函数强行加 noexcept,程序会调用 std::terminate 直接退出。

容易踩的坑:自己封装系统调用时,误判哪些操作“绝对不失败”,然后加了 noexcept;或者在 lambda 传给 std::async 时忘了异常传播机制。

  • 检查方法:查 cppreference 上对应函数签名,看有没有 noexcept 说明
  • 安全做法:调用可能抛 std::system_error 的函数前,确保所在作用域允许异常;若必须在 noexcept 环境下用,改用底层 C API + 手动错误检查
  • 兼容性影响:MSVC、libstdc++、libc++ 对 std::system_error 抛出点的实现略有差异,但 std::errc 语义一致

真正麻烦的是混合使用 C 风格错误检查(if (fd == -1))和 C++ 异常路径——错误处理逻辑会分散在 return 检查、errno 判断、异常捕获三处,稍不留神就漏掉一种失败分支。

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