【C++】エラー処理を分離する try/throw/catch とは

プログラムが扱うデータは常に正しいとは限りません。
ファイルが存在しない、ゼロ除算が起きた、配列の範囲外にアクセスした――こうした事象は、通常の処理の流れでは対処できない「例外的な事態」です。

C++では、この“異常事態”を通知する仕組みとして 例外（exception） が用意されています。
例外処理を使うことで、通常のロジックとエラー処理を分離し、コードの保守性と信頼性を高めることができます。

本記事ではまず、if分岐によるエラー処理を示し、その後に try/throw/catch による例外処理へ書き換えた例を比較しながら、例外処理の基本を解説します。

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1. 分岐によるエラー処理（例外を使わない方法）

まずは、典型的な「戻り値でエラーを通知する」スタイルのコードです。

#include <iostream>
#include <vector>

// valueをチェックし０以上なら２倍した値をresultに入れてtrueを返す
bool process(int value, int& result) {
    if (value < 0) {
        std::cerr << "エラー: 負の値は処理できません（値: " << value << "）\n";
        return false;
    }
    result = value * 2;
    return true;
}

int main() {
    std::vector<int> data = {1, 2, -3, 4, -5};
    for (int i = 0; i < data.size(); ++i) {
        int output;
        if (!process(data[i], output)) {
            std::cerr << "処理失敗（index: " << i << "）\n";
            continue;
        }
        std::cout << "処理成功: " << output << "\n";
    }
    return 0;
}

● このコードのポイント

• process() は 負の値を拒否し、false を返す
• 呼び出し側は if文で毎回エラー判定
• 正常系と異常系が混在し、ロジックがやや読みにくい

● 実行結果

処理成功: 2
処理成功: 4
エラー: 負の値は処理できません（値: -3）
処理失敗（index: 2）
処理成功: 8
エラー: 負の値は処理できません（値: -5）
処理失敗（index: 4）

このように、戻り値でエラーを通知する方法はシンプルですが、呼び出し側のコードが煩雑になりやすいという欠点があります。

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2. try/throw/catch による例外処理

次に、同じ処理を 例外処理 を使って書き直したコードです。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <stdexcept>

int process(int value) {
    if (value < 0) {
        throw std::invalid_argument("負の値は処理できません（値: " + std::to_string(value) + "）");
    }
    return value * 2;
}

int main() {
    std::vector<int> data = {1, 2, -3, 4, -5};
    for (int i = 0; i < data.size(); ++i) {
        try {
            int output = process(data[i]);
            std::cout << "処理成功: " << output << "\n";
        } catch (const std::invalid_argument& e) {
            std::cerr << "例外発生（index: " << i << "）: " << e.what() << "\n";
        }
    }
    return 0;
}

● 例外処理のポイント

• process() は 負の値を見つけたら例外を投げる（throw）
• 呼び出し側は tryブロックで処理し、catchで例外を受ける
• 正常系のコードがスッキリし、異常系は catch に集約される

● 実行結果

処理成功: 2
処理成功: 4
例外発生（index: 2）: 負の値は処理できません（値: -3）
処理成功: 8
例外発生（index: 4）: 負の値は処理できません（値: -5）

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3. 分岐と例外の違いを整理する

以下は、両者の特徴を5つの観点で比較した表です。

観点	分岐（戻り値）	例外（throw/catch）
制御の明示性	if文で明示的	例外が非同期的に飛ぶ
コードの簡潔さ	エラー判定が増え冗長	正常系がすっきり
パフォーマンス	高速	例外発生時にオーバーヘッド
保守性	分岐が増えると煩雑	例外型で整理しやすい
RAIIとの相性	手動で解放が必要	スタックアンワインドで自動解放

● 例外処理のメリット

• 正常系のコードが読みやすくなる
• 異常系を catch に集約できる
• RAIIと組み合わせるとリソース管理が容易

● 例外処理の注意点

• 例外は「本当に例外的な事態」に使うべき
• パフォーマンスが重要な場面では避けることもある

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4. まとめ：例外処理は「ロジックの本質に集中する」ための仕組み

戻り値によるエラー処理はシンプルですが、呼び出し側のコードが煩雑になりがちです。
一方、例外処理は 正常系と異常系を分離できるため、コードの見通しが良くなるという大きな利点があります。

特に今回のような「ループ中で異常値を扱う」ケースでは、例外処理を使うことで 本来の処理ロジックに集中できるようになります。