C++继承std::exception重写what函数如何避免子类重复实现

你当前的实现存在两个核心问题：

• 拼接字符串产生的是临时std::string对象，what函数返回后临时对象会被销毁，返回的指针是野指针，属于未定义行为。
• 基类默认无法直接获取子类的类型标识，需要通过模板中间层传递该信息，即可避免每个子类重复实现what函数。

最优实现方案（CRTP奇异递归模板模式） #

该方案仅需在基类实现一次what，新增异常类仅需少量代码即可完成，维护成本极低。

#include <exception>
#include <string>

class Exception : public std::exception {
protected:
    // 提前拼接好的完整错误信息，生命周期和异常对象绑定
    std::string m_errMsg;
    // 构造函数设为protected，仅允许子类调用，传入子类对应的错误标识
    explicit Exception(const char* errLabel) {
        m_errMsg = "A game related error has occurred: ";
        m_errMsg += errLabel;
    }
public:
    // 统一实现what函数，无需子类重写
    const char* what() const noexcept override {
        return m_errMsg.c_str();
    }
};

// 中间模板层，传递子类类型
template<typename Derived>
class ExceptionCRTP : public Exception {
protected:
    // 手动传入错误标识的构造函数，兼容性最好，输出内容完全可控
    explicit ExceptionCRTP(const char* errLabel) : Exception(errLabel) {}

    // 若接受RTTI且不需要严格控制输出格式，可启用以下构造函数，子类无需手动传类名
    // ExceptionCRTP() : Exception(typeid(Derived).name()) {}
};

子类实现示例，无需重写what函数：

class IllegalArgument : public ExceptionCRTP<IllegalArgument> {
public:
    IllegalArgument() : ExceptionCRTP("IllegalArgument") {}
};

class IllegalCell : public ExceptionCRTP<IllegalCell> {
public:
    IllegalCell() : ExceptionCRTP("IllegalCell") {}
};

效果验证 #

捕获异常时可自动输出对应类型的错误信息：

#include <iostream>
int main() {
    try {
        throw IllegalArgument();
    } catch (const std::exception& e) {
        // 输出：A game related error has occurred: IllegalArgument
        std::cout << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

补充说明 #

• 如果选择用typeid自动获取类名，需要注意不同编译器对typeid(T).name()的返回值格式不同，比如GCC会返回带长度前缀的名称如15IllegalArgument，如果需要统一格式建议手动传入类名字符串。
• 错误信息存储在异常对象的成员变量中，生命周期和异常对象一致，符合std::exception的what函数语义要求，不存在野指针问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Saleh