Phân cấp ngoại lệ tùy chỉnh

Thuộc phần Lập trình hướng đối tượng trong hành trình C++ của Coddy. Bài học 82 trên 104.

Dù thư viện chuẩn cung cấp các lớp ngoại lệ hữu ích như std::runtime_error, các ứng dụng thực tế thường được lợi khi tạo hệ thống phân cấp ngoại lệ tùy chỉnh. Bằng cách định nghĩa các lớp ngoại lệ của riêng bạn kế thừa từ các ngoại lệ chuẩn, bạn có thể tạo các kiểu lỗi dành riêng cho từng lĩnh vực, chứa thêm ngữ cảnh và giúp xử lý lỗi chính xác hơn.

Lớp ngoại lệ tùy chỉnh thường kế thừa từ std::exception hoặc một trong các lớp dẫn xuất của nó và ghi đè phương thức what():

#include <exception>
#include <string>

class DatabaseException : public std::exception {
    std::string message;
public:
    DatabaseException(const std::string& msg) : message(msg) {}
    const char* what() const noexcept override { return message.c_str(); }
};

class ConnectionException : public DatabaseException {
public:
    ConnectionException(const std::string& host) 
        : DatabaseException("Failed to connect to: " + host) {}
};

class QueryException : public DatabaseException {
public:
    QueryException(const std::string& query) 
        : DatabaseException("Invalid query: " + query) {}
};

Cấu trúc phân cấp này cho phép các khối catch xử lý ngoại lệ ở các mức độ cụ thể khác nhau:

try {
    // các thao tác với cơ sở dữ liệu...
    throw ConnectionException("localhost");
} catch (const ConnectionException& e) {
    std::cout << "Connection issue: " << e.what() << "\n";
} catch (const DatabaseException& e) {
    std::cout << "Database error: " << e.what() << "\n";
} catch (const std::exception& e) {
    std::cout << "General error: " << e.what() << "\n";
}

Đặc tả noexcept trên what() rất quan trọng: nó đảm bảo phương thức này không ném ngoại lệ, đây là yêu cầu của giao diện lớp cơ sở. Sắp xếp các khối catch từ cụ thể nhất đến tổng quát nhất, vì C++ dùng trình xử lý khớp đầu tiên.

Thử thách

Dễ

Hãy xây dựng một hệ thống xử lý tệp với hệ thống phân cấp ngoại lệ tùy chỉnh để xử lý nhiều loại lỗi liên quan đến tệp. Bạn sẽ tạo các ngoại lệ chuyên biệt theo miền, kế thừa từ một lớp ngoại lệ cơ sở, nhờ đó có thể xử lý lỗi chính xác ở các mức độ cụ thể khác nhau.

Bạn sẽ sắp xếp code trong ba tệp:

FileExceptions.h: Định nghĩa hệ thống phân cấp ngoại lệ tùy chỉnh cho các thao tác với tệp.
Tạo lớp cơ sở FileException kế thừa từ std::exception. Lớp này cần lưu thông báo lỗi và ghi đè phương thức what() với từ chỉ định noexcept.

Sau đó, tạo hai lớp ngoại lệ dẫn xuất:
- FileNotFoundException: nhận tên tệp và tạo thông báo: File not found: [filename]
- PermissionDeniedException: nhận tên tệp và tạo thông báo: Permission denied: [filename]
Mỗi lớp dẫn xuất cần gọi hàm khởi tạo của lớp cha với thông báo phù hợp.
FileProcessor.h: Định nghĩa lớp FileProcessor mô phỏng các thao tác với tệp và ném các ngoại lệ tùy chỉnh của bạn.
FileProcessor cần có phương thức openFile(const std::string& filename) mô phỏng việc mở một tệp:
- Nếu tên tệp chứa missing, hãy ném ngoại lệ FileNotFoundException
- Nếu tên tệp chứa locked, hãy ném ngoại lệ PermissionDeniedException
- Nếu không, hãy trả về chuỗi Successfully opened: [filename]
main.cpp: Đọc một tên tệp từ đầu vào.
Tạo một FileProcessor và thử mở tệp. Dùng khối try-catch với các trình xử lý được sắp xếp từ cụ thể nhất đến tổng quát nhất:
1. Bắt FileNotFoundException và in ra: File Error: [message]
2. Bắt PermissionDeniedException và in ra: Access Error: [message]
3. Bắt FileException và in ra: General File Error: [message]
Nếu không có ngoại lệ nào được ném ra, hãy in thông báo thành công mà openFile() trả về.

Ví dụ, với đầu vào report.txt:

Successfully opened: report.txt

Với đầu vào missing_data.csv:

File Error: File not found: missing_data.csv

Với đầu vào locked_config.ini:

Access Error: Permission denied: locked_config.ini

Thử thách này minh họa cách hệ thống phân cấp ngoại lệ tùy chỉnh giúp bạn xử lý lỗi ở mức độ chi tiết phù hợp: bắt các ngoại lệ cụ thể khi cần xử lý chính xác, hoặc bắt ngoại lệ cơ sở khi muốn xử lý thống nhất mọi lỗi về tệp.

Tự làm thử

#include <iostream>
#include <string>
#include "FileExceptions.h"
#include "FileProcessor.h"

using namespace std;

int main() {
    string filename;
    cin >> filename;
    
    FileProcessor processor;
    
    // TODO: Dùng khối try-catch để xử lý ngoại lệ
    // Sắp xếp các khối xử lý từ cụ thể nhất đến tổng quát nhất:
    // 1. Bắt FileNotFoundException, in ra: "File Error: [message]"
    // 2. Bắt PermissionDeniedException, in ra: "Access Error: [message]"
    // 3. Bắt FileException, in ra: "General File Error: [message]"
    // Nếu không có ngoại lệ, in ra thông báo thành công từ openFile()
    
    try {
        // TODO: Gọi processor.openFile() và xử lý kết quả
        
    }
    // TODO: Thêm các khối catch theo thứ tự từ cụ thể nhất đến tổng quát nhất
    
    return 0;
}