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简介：本项目详细展示了如何利用C++开发一个全面的学生信息管理系统，涵盖了面向对象编程、数据结构设计、用户界面实现、异常处理等关键编程概念。系统功能包括学生信息的添加、显示、删除、查找、修改和清空操作。课程设计报告深入解读了代码结构、测试方法和项目配置，提供了完整的源代码和项目文件，帮助学习者掌握C++编程，并提升解决实际问题的能力。

1. C++面向对象编程应用

面向对象编程（OOP）是软件开发的一种范式，它利用了数据抽象、继承和多态性等概念来组织代码。C++作为一种支持多范式编程的语言，以其强大的面向对象特性而广受欢迎。

1.1 OOP的四大基本特性

在C++中，面向对象编程主要依赖于四大特性：

• 封装（Encapsulation）：将数据（属性）和操作数据的方法（行为）捆绑在一起，并对外隐藏实现细节。
• 继承（Inheritance）：通过创建类的层次结构，一个类可以继承另一个类的特性，实现代码的复用。
• 多态（Polymorphism）：允许以统一的方式处理不同类型的对象，通过接口的同一性实现多种操作的共存。
• 抽象（Abstraction）：仅向用户显示相关的细节，隐藏复杂的背景实现，简化了接口与用户之间的交互。

1.2 C++中OOP的应用与优势

在实际应用中，C++的面向对象编程可以为开发者带来诸多优势：

• 程序模块化：面向对象的代码模块性更强，易于理解和维护。
• 代码重用：通过继承和组合，可以减少代码重复，提高开发效率。
• 易于扩展：面向对象设计使得系统更易扩展，满足未来需求变化。
• 可维护性：良好的封装减少了模块间依赖，使得维护工作更为简单。

面向对象编程是一个深奥而丰富的主题，在C++中，这四个核心概念的掌握对于编写高效、清晰的代码至关重要。随着我们深入探索，将详细讨论如何在C++项目中应用这些OOP原理。

2. 学生信息数据结构设计

在构建学生信息管理系统时，数据结构的设计是至关重要的一步。它不仅关系到系统性能的高低，同时也影响到后续开发的便利性和系统的可扩展性。本章将深入探讨学生信息系统的功能需求分析以及数据结构的设计过程。

2.1 学生信息系统的功能需求分析

2.1.1 需求分析的重要性与方法

需求分析是软件开发过程中不可或缺的前期工作，它直接决定了项目的方向和开发的范围。良好的需求分析可以确保系统符合用户的实际需求，避免资源浪费和后期不必要的返工。

在进行需求分析时，常用的几种方法包括：

• 访谈法 ：与潜在用户进行一对一的深入对话，了解他们的具体需求和期望。
• 问卷调查法 ：通过设计问卷，收集大量用户的意见和建议。
• 观察法 ：直接观察目标用户在实际工作中的行为模式，了解其操作习惯。
• 原型法 ：快速构建原型系统，让目标用户参与体验，反馈修改意见。

2.1.2 功能需求的确定与描述

确定了需求分析的方法之后，接下来需要对功能需求进行详细的定义和描述。学生信息管理系统的主要功能需求可以包括：

• 学生信息录入与修改
• 学生信息查询（支持按条件查询）
• 学生信息删除
• 学生成绩管理
• 系统数据备份与恢复

每一项需求都需要明确其输入、处理过程以及输出结果，以确保开发人员对需求有准确的理解。

2.2 学生信息的数据结构设计

2.2.1 结构化设计方法

结构化设计是一种自顶向下、逐步细化的设计方法。在学生信息管理系统中，可以首先设计一个主控模块，该模块负责系统的启动和退出，并提供一个菜单界面供用户选择不同的功能模块。每个功能模块再根据具体的业务需求进行设计。

主控模块伪代码示例 ：

int main() {
    bool isRunning = true;
    while (isRunning) {
        showMenu();
        int choice = getUserInput();
        switch (choice) {
            case 1: // 录入学生信息
                // call function to insert student info
                break;
            case 2: // 查询学生信息
                // call function to query student info
                break;
            // other cases for other functionalities
            case 0: // 退出系统
                isRunning = false;
                break;
        }
    }
    return 0;
}

2.2.2 数据结构的具体实现

在确定了系统功能模块和结构化设计后，接下来是数据结构的具体实现。学生信息可以通过一个类来实现，包含学生的基本信息和方法。

学生类设计示例 ：

class Student {
public:
    Student(string name, int age, string studentID);
    void displayInfo();
    void updateInfo(string newName, int newAge, string newID);
private:
    string name;
    int age;
    string studentID;
};

在实现学生信息的存储时，可以考虑使用如下数据结构：

#include <vector>
#include <string>

std::vector<Student> students;

这样，所有的学生信息都将存储在 students 向量中，便于进行各种操作，如插入、搜索、修改和删除。

在本章节中，我们分析了学生信息管理系统功能需求的重要性，并展示了需求分析的方法。我们还讨论了结构化设计方法，并以示例代码的形式展示了如何实现学生信息的数据结构设计。在下一章节中，我们将深入探讨类的定义、成员变量的封装以及类方法的实现细节。

3. 类成员变量与方法实现

3.1 类的定义与成员变量

3.1.1 类的基本构成与属性

类是C++面向对象编程中的核心概念，它定义了数据的结构和可以操作这些数据的方法。一个类包含数据成员（成员变量）和成员函数（方法）。数据成员定义了类的状态，而成员函数定义了类的行为。类的设计应当遵循封装、继承和多态三大特性。

在C++中，一个类的声明以关键字 class 开始，后面跟着类名，类体用一对大括号 {} 包裹。例如，定义一个 Student 类：

class Student {
public:
    std::string name;
    int age;
private:
    std::string id;
};

在上述例子中， Student 类有三个成员变量： name （学生姓名）、 age （学生年龄）和 id （学生学号）。其中 name 和 age 是公有成员（public），而 id 是私有成员（private），这意味着 id 只能被类内的函数访问和修改。

3.1.2 成员变量的封装与访问控制

封装是面向对象编程的基础之一，它保证了数据的安全性和完整性。通过将成员变量定义为私有（private），可以防止外部代码随意访问和修改数据，从而保护类的内部状态不被破坏。

为了在类外部访问和修改私有成员变量，通常会提供一组公有的成员函数，即所谓的“getter”和“setter”函数：

class Student {
public:
    // Getter and setter for name
    void setName(const std::string& newName) {
        name = newName;
    }
    std::string getName() const {
        return name;
    }

    // Getter and setter for age
    void setAge(int newAge) {
        age = newAge;
    }
    int getAge() const {
        return age;
    }

    // Private member variable
private:
    std::string name;
    int age;
};

在这个例子中， Student 类提供了 setName 和 getName 方法来访问和修改 name 变量， setAge 和 getAge 方法用于 age 变量。通过这些方法，类的使用者可以安全地与类的数据成员进行交互，而无需直接访问私有成员。

3.2 类的方法与函数的实现

3.2.1 成员函数的定义与作用

成员函数定义了一个类可以执行的操作。成员函数可以在类的内部定义，也可以在类的外部定义。通常，成员函数声明位于类定义内部，而函数体则在类的外部。例如：

// Function definition inside class
class Student {
public:
    void display() const {
        std::cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << std::endl;
    }

private:
    std::string name;
    int age;
};

// Function definition outside class
void Student::display() const {
    std::cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << std::endl;
}

在上述例子中， display 函数用于输出学生的信息。该函数既可以声明在类内部并定义在外部，也可以直接在类内部定义。通过在类外部定义成员函数，我们可以实现代码的模块化和分离接口与实现，从而提高代码的可读性和可维护性。

3.2.2 函数重载与默认参数的使用

函数重载允许我们使用同一个函数名来定义多个函数，只要它们的参数列表不同。这为函数提供了多态性，可以根据不同的参数类型或数量调用同一个函数名。例如，我们可以重载 Student 类的 display 函数来接受不同的参数：

void Student::display(const std::string& additionalInfo) const {
    std::cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << ", " << additionalInfo << std::endl;
}

void Student::display(int studentID) const {
    std::cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << ", ID: " << studentID << std::endl;
}

默认参数允许在函数声明中为参数指定默认值，这样在调用函数时可以省略这些参数。这可以减少函数调用时的参数数量，简化函数调用。例如：

void Student::display(int studentID = -1) const {
    if (studentID != -1) {
        std::cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << ", ID: " << studentID << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << std::endl;
    }
}

在这个例子中， display 函数被重载，并且其中一个版本有一个默认参数 studentID 。如果在调用该函数时没有提供 studentID ，则它将使用默认值 -1 。

4. 链表、数组、vector或list等容器的使用

在软件开发中，数据存储和管理是一个至关重要的环节。C++作为一门支持面向对象编程的语言，提供了多种容器以供开发者根据不同的需求选择和使用。本章节将详细探讨这些容器的特性、适用场景以及在学生信息管理中的应用，并涵盖容器操作方法和性能优化策略。

4.1 容器选择与数据存储

4.1.1 不同容器的特点与适用场景

在C++中，常见的数据容器包括数组、链表、vector和list等。每种容器有其独特的数据结构和操作特性，适用于不同的应用场景。

• 数组（Array）
• 数组是一种线性数据结构，其中的元素类型相同，具有固定大小。
• 在C++中，原生数组不具备动态内存管理和容器的功能，适用于已知元素数量且元素类型统一的简单场景。
• 链表（Linked List）
• 链表是一种动态数据结构，通过指针将节点连接在一起。
• 链表提供了动态分配内存的能力，适用于元素数量不固定的情况。

• 其优势在于插入和删除操作的低时间复杂度（O(1)，在特定条件下）。

• vector（动态数组）

• vector是一种动态数组容器，提供了动态内存管理功能。
• 它在内存中连续存储数据，随机访问快（O(1)）。

• 插入和删除操作可能导致内存拷贝，这在性能敏感的应用中可能成为瓶颈。

• list（双向链表）

• list是一个双向链表容器，允许在任何位置进行快速的插入和删除操作。
• list不提供随机访问，但能够有效地在容器的任何位置插入和删除元素。

4.1.2 容器在学生信息管理中的应用

在学生信息管理系统中，选择合适的容器至关重要。以下为容器选择的应用示例：

• 使用vector存储学生数据
• 当需要频繁访问学生信息（如通过学号查询），且数据量相对固定时，vector是一个不错的选择。

• vector的随机访问特性使得按索引查找学生信息非常迅速。

• 使用list管理课堂签到记录

• 在签到系统中，学生签到顺序是动态变化的，使用list可以快速地在头部或尾部插入数据。
• 当需要按签到时间顺序输出学生名单时，list也表现良好。

4.2 容器操作与性能优化

4.2.1 常用容器操作方法

以下是vector和list常用操作方法的示例代码：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>

int main() {
    // 使用vector
    std::vector<int> vec;
    vec.push_back(10); // 尾部插入数据
    int value = vec[0]; // 访问第一个元素
    vec.erase(vec.begin()); // 删除第一个元素

    // 使用list
    std::list<int> lst;
    lst.push_back(20); // 尾部插入数据
    int value = *lst.begin(); // 访问第一个元素
    lst.erase(lst.begin()); // 删除第一个元素

    return 0;
}

4.2.2 性能考量与优化策略

当处理大量数据时，容器操作的性能会变得尤为重要。优化策略包括：

• 空间预留（Pre-allocation）
• 对于vector，通过预分配足够的空间来避免多次内存拷贝。
• 迭代器失效管理

• 在使用list时，某些操作如删除操作会导致迭代器失效，需谨慎处理。

• 容器嵌套使用

• 在某些复杂的场景中，可能需要将vector嵌套在list中或者list嵌套在vector中，以利用各自的优势。

容器使用示例与代码分析

#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>

int main() {
    // 预分配vector空间
    std::vector<int> vec(1000); // 预分配空间

    // list嵌套vector示例
    std::list<std::vector<int>> nestedList;

    // 添加数据到嵌套list
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        nestedList.push_back(std::vector<int>(10, i)); // 每个内部vector有10个元素，值为i
    }

    // 输出嵌套list中的数据
    for (const auto& innerVec : nestedList) {
        for (int value : innerVec) {
            std::cout << value << " ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }

    return 0;
}

在上述示例中，我们首先创建了一个预分配空间的vector。接着，通过使用list嵌套vector的结构，我们可以结合list的灵活性和vector的访问速度优势。

本章深入分析了C++中数组、链表、vector和list容器的特点、操作方法和性能考量。通过应用场景的对比，我们得出了各自的优势和适用情况。最终通过具体代码示例，展示了如何在实际开发中利用这些容器以及进行性能优化，以提升软件性能和用户体验。

5. 迭代器在数据遍历中的应用

5.1 迭代器概念与作用

5.1.1 迭代器的设计原理

迭代器（Iterator）是一种设计模式，用于访问集合中的元素而无需暴露集合的内部表示。C++中，迭代器扮演了类似指针的角色，但它隐藏了不同容器底层数据结构的差异。这种抽象层次让代码更加通用，可以在不同的容器类型上进行迭代。

迭代器提供了统一的访问方式，使得算法与容器的实现细节解耦。例如， std::vector 和 std::list 容器的内部结构完全不同，但都支持 begin() 和 end() 成员函数，返回迭代器，算法可以直接使用这些迭代器进行操作，而无需关心容器的类型。

5.1.2 迭代器与容器的关联

迭代器与容器紧密关联，它们共同定义了C++标准模板库（STL）的核心。在STL中，容器提供了数据的存储，而迭代器提供了一种遍历容器内数据的方式。

每个容器类都定义了其迭代器类型，迭代器类型可以是内置类型（如指针），也可以是自定义类型。例如， std::vector 通常提供随机访问迭代器，而 std::list 提供双向迭代器。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
std::list<int> lst = {6, 7, 8, 9, 10};

// 获取迭代器并遍历容器
for(std::vector<int>::iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
    std::cout << *it << std::endl;
}

for(std::list<int>::iterator it = lst.begin(); it != lst.end(); ++it) {
    std::cout << *it << std::endl;
}

在上述代码中， vec.begin() 和 vec.end() 返回的是 std::vector<int>::iterator 类型的迭代器，而 lst.begin() 和 lst.end() 返回的是 std::list<int>::iterator 类型的迭代器。尽管是不同类型的迭代器，但都可以通过 ++ 操作符进行前进操作，并通过 * 操作符访问所指向的元素。

5.2 迭代器的高级用法

5.2.1 迭代器类型与选择

C++标准库定义了几种迭代器类型，从最基本的输入迭代器（input iterator）到最强大的随机访问迭代器（random-access iterator）。

• 输入迭代器（Input Iterator）：只支持单向遍历，只能向前移动，只能用于读取。
• 输出迭代器（Output Iterator）：与输入迭代器相似，但用于写入。
• 正向迭代器（Forward Iterator）：可以进行多次遍历，可读可写。
• 双向迭代器（Bidirectional Iterator）：除了正向迭代器的功能，还可以向后移动。
• 随机访问迭代器（Random Access Iterator）：拥有最佳的性能，可以进行双向遍历，任意位置访问，以及算术运算。

选择迭代器类型时，应根据算法的需要来确定。不需要随机访问的简单遍历可以使用双向迭代器或正向迭代器，需要随机访问的算法则必须使用随机访问迭代器。

5.2.2 迭代器在复杂数据结构中的运用

迭代器在处理复杂数据结构，如图和树结构时显得尤为重要。这些结构通常没有简单的连续内存布局，因此不能使用基于索引的访问。

在树结构中，可以使用前序、中序、后序遍历迭代器来遍历节点。同样地，在图结构中，可以设计深度优先搜索（DFS）或广度优先搜索（BFS）的迭代器。这些迭代器通常需要配合栈或队列来完成操作。

使用迭代器遍历复杂数据结构时，确保迭代器的正确性十分重要。在设计自定义迭代器时，应遵循STL的惯用法，提供 ++ 、 -- 、 * 等操作符的合理实现，并处理好边界条件。

class TreeNode {
public:
    int val;
    TreeNode *left;
    TreeNode *right;
    TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
};

// 自定义迭代器示例
class TreeIterator {
private:
    stack<TreeNode*> stk;

public:
    TreeIterator(TreeNode* root) {
        pushLeft(root);
    }

    void pushLeft(TreeNode* root) {
        while (root) {
            stk.push(root);
            root = root->left;
        }
    }

    bool hasNext() {
        return !stk.empty();
    }

    TreeNode* next() {
        TreeNode* node = stk.top();
        stk.pop();
        pushLeft(node->right);
        return node;
    }
};

这个简单的 TreeIterator 类展示了如何使用栈来实现树的前序遍历。通过这种方式，我们能够迭代树中的每一个节点。在迭代过程中，我们需要正确管理栈的状态，以确保可以按正确的顺序访问每个节点。

6. 系统测试模块实现

系统测试是确保软件质量的关键阶段，涉及到对软件的各个模块进行单元测试和集成测试，以确保每个部分都按预期工作，同时也包括性能测试来评估系统的运行效率。在发现错误（bug）时，必须采取相应措施进行修复。在本章节中，我们将深入探讨如何实现系统测试模块，包括单元测试、集成测试、性能测试以及bug修复流程。

6.1 单元测试与集成测试

单元测试与集成测试是测试过程中的两个基本步骤，它们的目标是发现并解决代码中可能存在的问题，保证代码的可维护性和系统的稳定性。

6.1.1 测试的类型与目的

单元测试的目的是验证软件中最小可测试单元是否按照预期工作。它通常由开发者执行，并且应该在代码编写完成之后立即进行，以确保每个单元的行为正确无误。集成测试则是在单元测试完成之后进行，它检查多个单元的交互是否能够协同工作，以达到预期的功能。

6.1.2 测试案例的设计与实现

设计测试案例是测试过程中的重要环节，测试案例应该覆盖所有的功能路径。在单元测试中，我们可以利用C++的单元测试框架如Boost.Test或Google Test来创建测试案例。测试案例应该包括以下几种：

• 正常输入的测试案例，以确保功能的正确实现。
• 边界条件的测试案例，例如空字符串、最大值、最小值等。
• 异常输入的测试案例，以确保代码能够正确处理错误输入。

以下是一个简单的单元测试案例示例代码，使用Google Test框架编写：

#include <gtest/gtest.h>

class Calculator {
public:
    int add(int a, int b) { return a + b; }
    int subtract(int a, int b) { return a - b; }
};

TEST(CalculatorTest, Add) {
    Calculator calc;
    EXPECT_EQ(calc.add(1, 2), 3);
}

TEST(CalculatorTest, Subtract) {
    Calculator calc;
    EXPECT_EQ(calc.subtract(2, 1), 1);
}

int main(int argc, char **argv) {
    ::testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
    return RUN_ALL_TESTS();
}

在此代码中，我们定义了一个简单的 Calculator 类和两个测试用例。每个测试用例都使用 TEST 宏定义，并且包含 EXPECT_EQ 宏来验证计算结果是否符合预期。

6.2 性能测试与bug修复

性能测试的目的是评估软件系统在特定条件下的响应时间、吞吐量和资源消耗情况。而bug修复是软件开发生命周期中不可或缺的一环，高效地定位并解决问题是保证软件质量的重要手段。

6.2.1 性能测试的策略与工具

性能测试可以通过多种方式执行，包括手动测试和自动化测试。常用的性能测试工具有Apache JMeter、LoadRunner等。在进行性能测试时，应着重关注以下几个方面：

• 识别性能瓶颈，如内存泄漏或过度的CPU使用。
• 模拟高负载情况下的系统行为。
• 测试系统的响应时间和吞吐量。

6.2.2 bug定位与修复流程

bug的定位可以通过日志分析、调试工具或者代码审查来完成。一旦发现bug，应该遵循以下步骤进行修复：

1. 复现bug ：确保能够在相同的条件下重现问题。
2. 识别问题原因 ：使用调试器或添加日志输出来确定问题的源头。
3. 编写修复代码 ：解决问题，并确保不会引入新的bug。
4. 回归测试 ：确保修改没有影响到其他功能。
5. 提交代码 ：将修复的代码提交到版本控制系统中，并记录修复过程。

在修复bug的过程中，通常会使用版本控制系统（如Git）中的分支策略来管理代码变更，以保证主分支的稳定性。

通过本章节的介绍，我们深入了解了系统测试模块的实现，包括单元测试与集成测试的策略和案例设计，以及性能测试和bug修复的流程。这些内容对于确保软件质量、提升系统性能具有重大意义，是开发者不可或缺的技能。在下一章节中，我们将深入探讨C++流I/O库的使用和异常处理机制。

7. C++流I/O（iostream）库的使用与异常处理机制

在C++中，I/O流库是进行数据输入输出操作的核心组件，使得从标准输入输出设备、文件或内存中读写数据变得简单、直观。而异常处理机制则是保证程序健壮性的重要手段。本章将详细介绍C++流I/O的使用方法以及异常处理机制的实现。

7.1 C++流I/O库的深入应用

7.1.1 文件输入输出的操作

C++的文件I/O是通过标准库中的fstream、ifstream和ofstream来实现的，分别对应文件的读写操作。使用fstream进行文件操作需要包含头文件 <fstream> 。下面是文件操作的基本步骤：

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string filename = "example.txt";

    // 写入文件
    std::ofstream outfile(filename);
    if (outfile.is_open()) {
        outfile << "Hello, World!" << std::endl;
        outfile.close();
    } else {
        std::cerr << "Unable to open file for writing." << std::endl;
    }

    // 读取文件
    std::ifstream infile(filename);
    if (infile.is_open()) {
        std::string line;
        while (getline(infile, line)) {
            std::cout << line << std::endl;
        }
        infile.close();
    } else {
        std::cerr << "Unable to open file for reading." << std::endl;
    }

    return 0;
}

上述代码演示了如何创建文件，向文件写入数据，并读取文件内容。 is_open() 方法用于检查文件是否成功打开， close() 方法用于关闭文件。

7.1.2 格式化输入输出与字符处理

C++提供了丰富的格式化输入输出工具，通过流操作符 << 和 >> 可以实现数据的格式化输出和输入。同时，C++中的 <iomanip> 和 <sstream> 等头文件为格式化提供了更多控制。

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <sstream>

int main() {
    // 设置输出宽度和精度
    std::cout << std::setw(10) << std::setprecision(2) << 3.14159 << std::endl;

    // 使用ostringstream进行字符串的格式化操作
    std::ostringstream oss;
    oss << std::fixed << 3.14159;
    std::string result = oss.str();
    std::cout << result << std::endl;

    return 0;
}

这段代码演示了如何使用 std::setw 和 std::setprecision 设置输出格式，以及如何利用 std::ostringstream 进行字符串的格式化。

7.2 异常处理机制的实现

异常是运行时错误的标志，C++通过抛出和捕获异常来处理程序中出现的错误情况。

7.2.1 异常的分类与处理策略

在C++中，所有异常都派生自 std::exception 。当发生错误时，通过抛出一个异常对象，调用 throw 关键字。

#include <exception>
#include <iostream>

class MyException : public std::exception {
public:
    const char* what() const throw() {
        return "MyException occurred.";
    }
};

void functionThatThrows() {
    throw MyException();
}

int main() {
    try {
        functionThatThrows();
    } catch (const MyException& e) {
        std::cerr << e.what() << std::endl;
    }

    return 0;
}

这个例子中定义了一个自定义异常类 MyException ，并在函数 functionThatThrows 中抛出。在 main 函数中，通过try-catch语句捕获异常并进行处理。

7.2.2 try-catch块的使用与自定义异常

try-catch块是C++异常处理的核心，它允许程序定义一个代码块，如果在该代码块中的任何函数抛出了异常，那么异常将被传递到catch块中进行处理。

try {
    // 可能会抛出异常的代码
} catch (const std::exception& e) {
    std::cerr << "Caught exception: " << e.what() << std::endl;
    // 异常处理代码
} catch (...) {
    std::cerr << "An unknown exception was caught." << std::endl;
    // 其他异常处理代码
}

在这个结构中，第一个catch块会捕获派生自 std::exception 的异常。第二个catch块是一个捕获所有异常的通用块，能够捕获不匹配之前任何异常类型的异常。自定义异常应继承自 std::exception 或其派生类，并提供 what() 函数以返回异常描述信息。

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