예외 처리 — try·catch·throw와 예외 안전 3등급

RAII의 동기로만 스치던 예외를 정면으로 다룬다. throw/try/catch 기본, 예외가 스택을 거슬러 오를 때 소멸자가 자원을 정리하는 스택 언와인딩, 예외 안전 3등급(basic·strong·nothrow), 그리고 noexcept가 왜 이동 생성자와 vector 성능에까지 얽히는지 정리한다.

게시 2026/07/13

By clang.engineer

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모던 C++ 학습 로드맵의 [나중] 심화입니다 — ② 클래스와 자원 관리(RAII)의 짝. RAII를 익혔다면 절반은 온 것이고, 이 글은 직접 예외를 던지고 잡는 나머지 절반입니다.

② RAII에서 예외는 “소멸자가 정리해 주니 안심하라”는 동기로만 나왔습니다. 이 글은 그 예외 자체를 정면으로 봅니다.

throw / try / catch — 기본 흐름

에러를 던지면(throw) 호출 스택을 거슬러 올라가 가장 가까운, 타입이 맞는 catch가 잡습니다.

  
double divide(int a, int b) {
    if (b == 0) throw std::invalid_argument("divide by zero");
    return static_cast<double>(a) / b;
}

try {
    auto r = divide(10, 0);
} catch (const std::invalid_argument& e) {   // 타입으로 매칭
    std::cerr << e.what() << '\n';            // "divide by zero"
} catch (const std::exception& e) {           // 더 넓은 기반 타입 (뒤에 둔다)
    std::cerr << "other: " << e.what() << '\n';
}

던지는 것은 아무 타입이나 가능하지만, 관례는 std::exception을 상속한 타입(runtime_error·invalid_argument 등)입니다. .what()으로 메시지를 얻습니다.
catch 순서는 좁은 타입 → 넓은 타입. 기반 클래스(std::exception)를 먼저 두면 파생 타입이 영영 안 잡힙니다.
참조로 잡습니다(const&) — 값으로 잡으면 슬라이싱(파생 정보 손실)이 납니다.

스택 언와인딩 — 예외와 RAII가 만나는 지점

throw가 일어나면, catch를 찾아 스택을 거슬러 올라가며 그 사이의 지역 객체 소멸자를 전부 호출합니다. 이걸 스택 언와인딩(stack unwinding)이라 합니다. RAII가 예외 앞에서 안전한 이유가 바로 이것입니다.

  
void work() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m);   // 자원 획득
    auto buf = std::make_unique<Buffer>(); // 힙 할당
    risky();                               // ★ 여기서 throw되면?
}   // lock과 buf의 소멸자가 언와인딩 중 자동 호출 → 락 해제, 메모리 해제

여기가 ②·③이 전제하던 그림입니다. risky()가 예외를 던져도 lock_guard가 뮤텍스를 풀고 unique_ptr가 메모리를 놓습니다. 직접 try/catch로 정리 코드를 짤 필요가 없다 — 자원을 객체에 묶어(RAII) 두면 언와인딩이 알아서 정리합니다. 그래서 모던 C++의 답은 “finally가 없는 대신 RAII로 정리한다”입니다.

주의 하나 — 소멸자에서는 예외를 던지지 마세요. 언와인딩 도중 소멸자가 또 예외를 던지면 std::terminate로 프로그램이 즉사합니다. 그래서 소멸자는 사실상 noexcept입니다(아래).

예외 안전 3등급 — “던져도 괜찮은 정도”

함수가 예외를 만났을 때 상태를 얼마나 지켜 주느냐를 등급으로 말합니다. 위로 갈수록 강한 보장입니다.

등급	보장	예
nothrow(무예외)	절대 던지지 않는다	소멸자, `swap`, `noexcept` 이동
strong(강한)	성공하거나, 아무 일도 없던 것처럼 원상복구(commit-or-rollback)	`vector::push_back`
basic(기본)	던져도 누수 없고 객체는 유효한(단, 미지정) 상태	대부분의 연산
(보장 없음)	누수·손상 가능	피해야 함

basic이 최소 목표입니다 — 던지더라도 자원이 새지 않고 파괴되지 않은 상태. RAII를 쓰면 대개 공짜로 얻습니다.
strong은 “실패하면 손대기 전으로 되돌린다”. 흔한 구현이 copy-and-swap — 사본에 작업하고 마지막에 swap(nothrow)으로 갈아끼우면, 중간에 던져도 원본은 그대로입니다.

언어 공통 개념: “실패했을 때 어떻게 전달하고 상태를 지키나”는 언어마다 갈린다 — 예외(C++)·에러 값(Go)·Result(Rust). 세 모델 비교는 → 에러 핸들링 모델.

noexcept — 안 던진다는 약속

noexcept는 “이 함수는 예외를 던지지 않는다”는 컴파일러·독자와의 계약입니다. 어긴 채 던지면 std::terminate입니다.

  
Buffer(Buffer&& other) noexcept;   // 이동 생성자는 noexcept로

단순한 표식 같지만 성능에 직결됩니다. std::vector가 재할당(용량 증가)할 때, 기존 원소를 새 메모리로 옮깁니다. 이때:

이동 생성자가 noexcept이면 → 이동으로 옮깁니다(빠름).
noexcept가 아니면 → 혹시 이동 중 예외가 나면 strong 보장이 깨지므로, 안전하게 복사로 옮깁니다(느림).

아, std::move를 배울 때 “이동 생성자는 noexcept로”라던 게 이거였구나. 이동을 noexcept로 표시하지 않으면 vector가 이동을 포기하고 복사로 후퇴해, 애써 만든 이동 시맨틱이 무력화됩니다. → 이동 시맨틱과 스마트 포인터

언제 예외를 쓰나 — 예외 vs 에러 코드

예외가 늘 정답은 아닙니다. C++ 진영이 갈리는 지점입니다.

예외가 맞는 곳: “정상 흐름에선 거의 안 나는” 예외적 실패. 생성자 실패처럼 반환값으로 알릴 수 없는 경우(생성자는 값을 못 돌려줌).
예외를 피하는 곳: 게임·임베디드·고빈도 경로. 스택 언와인딩 비용과 예측 불가능성 때문에 예외를 끄고(-fno-exceptions) 에러 코드나 std::expected(C++23)를 씁니다.
던지지 말아야 할 것: “일어나면 안 되는” 프로그래밍 버그(배열 범위 초과 등)는 예외가 아니라 assert로 즉시 중단이 맞습니다. → 에러 핸들링 모델의 “복구 가능 에러 vs 버그”.

자주 막히는 지점

catch를 값으로 — catch (std::exception e)는 슬라이싱으로 파생 정보를 잃습니다. 항상 const&.
catch 순서 뒤집힘 — 기반(std::exception)을 먼저 두면 파생 catch가 죽은 코드가 됩니다. 좁은 것부터.
소멸자에서 throw — 언와인딩 중이면 std::terminate. 소멸자는 던지지 않게(noexcept) 짭니다.
이동 생성자에 noexcept 누락 — vector가 이동 대신 복사로 후퇴해 조용히 느려집니다.

통과 기준: ① 예외 안전 basic과 strong의 차이를 한 문장으로 말하고, ② 이동 생성자에 noexcept를 왜 붙이는지 설명할 수 있으면 통과.

Reference

cppreference — Exceptions — try/catch/throw·noexcept의 1차 레퍼런스.
씹어먹는 C++ — 예외 처리 — 한글 상세 설명.
Exceptional C++ (Herb Sutter) — 예외 안전 3등급·copy-and-swap의 고전.

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