编程语言中的错误处理

发布时间:2019-08-06 发布网站:脚本宝典
脚本宝典收集整理的这篇文章主要介绍了编程语言中的错误处理脚本宝典觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。
在日常的编程过程中,不可避免地需要处理错误的情况,而每一种编程语言都自有其错误处理逻辑,其背后的考量是什么?下面来探讨一下各编程语言中的错误处理,尝试总结出一些通用的方法与原则。

一、什么是异常

讨论一个问题之前,第一步就是要明晰下它所涉及的概念。

首先,标题所说的错误是广义的错误,它包括异常(Exception)与错误(Error)。下文中提到的『错误』均为狭义的区别与异常的错误。

程序中的异常(Exception)是指发生在程序执行过程中非频繁非正常的事件,它位于程序正常流程之外。
异常大致可分为两类:

  • 硬件异常:由CPU发起,它们可能是某些指令序列的执行导致的。比如除零或访问非法内存地址等。
  • 软件异常:由应用程序或操作系统显式发起。例如系统可以检测到指定的参数非法值。

编程语言中的异常则属于软件异常。

而程序中的错误(Error),通常是指发生在程序执行过程中正常的事件,它就在程序正常流程范围之内。

二、正确区分异常与错误

与异常概念最容易混淆的就是错误。
二者通常可以通过下面三个维度来区分:是否正常/可预期/终止程序

概念 是否正常 是否可预期 是否终止程序
异常
错误

前两个维度主要是对概念的描述,最后一个维度(是否终止程序,即是否可恢复)建议作为定义错误与异常的标准。如果一个事件它不可恢复应该定义为异常,及时终止程序退出,避免程序进入不可预知的状态(如造成数据不一致);如果一个事件可以预测出错误,那么就应该check,并做一些相应的恢复处理。如Golang中的Error与Panic就是遵循该原则而设计。

三、错误处理

区分了异常与错误,下一步则是考虑针对错误的处理机制。

正确地区分了异常与错误的概念,我们就可以根据具体场景,正确地定义出异常与错误,以及安排相应的错误处理。

通常,编程语言中的错误处理可以分为两类:

  • check式,检查返回值,以c语言为代表,Go亦如此;
  • try/catch式,目前大部分主流编程语言中的异常处理均采用类似方式,如C++/Java/PHP/JavaScript等。

虽然目前主流编程语言中的异常处理均采用『try/catch』式的原则,但是大都数在写代码过程中都是双管齐下的,依据具体的场景,选择合适的处理方式(抛异常 or 检查返回值)。

3.1 check式

最早的C语言是通过检查函数返回值(通常零值/非空成功;非零值/空失败)来进行错误处理的。
如定义一个函数:

int foo() {
    // <try something here>
    if (failed) {
        return 1;
    }
    return 0;
}

调用者则在进行下一步操作之前,需要判断foo函数返回值:

int err = foo();
if (err) {
    // Error!  Deal with it.
}
 

基于C或者底层级别的系统均是通过这种检查返回值的方式来处理错误的。如Window和Linux操作系统级别的调用(API)。

这种方式很简单,代码可读性也较好,但是写起来非常繁琐,这意味着你需要对每一个函数在调用之前的都需要手动check一下。而且,一旦忘记检查,很容易出现bug。

Golang则在C语言的基础上增加了更符合现代编程语言的语法和库。它允许函数有两个返回值,通常最后一个返回值为Error类型,调用者可以通过检查该类型返回值来检查函数返回情况,没有错误则使用第二个返回值,继续接下来的业务逻辑操作。
如:

func foo()int, error{
    // <try something here>
    if (failed) {
        return -1, errors.New("something error")
    }
    return 0, nil;
}

调用:

if sum, err := foo(); err != nil {
    // Deal with the error.
}
// do something with sum
...

Golang的实现方式看起来比C语言更加优雅一些,但是频繁地检查返回值仍然不可避免。

C语言在不使用goto语句的情况下,异常代码复用几乎不可能,Golang也难以解决这个问题。

于是在后发展起来的面向对象编程语言中,大部分都引入了类似try/catch式的异常处理机制。

3.2 try/catch式

下面主要以Java语言举例说明

Java中所有的错误处理均基于Throwable顶层父类,其下有两个子类:Error,它表示不希望被程序捕获或者是程序无法处理的错误。另一个是Exception,它表示用户程序可能捕捉的异常情况或者说是程序可以处理的异常。
这是Java对异常与错误的划分,并且在此基础上为进一步提高程序健壮性,引入了checked异常与unchecked异常概念:针对那些除了RuntimeException与其子类,以及错误(Error),其他的都是需要编译时强制检查的异常,否则编译器会报错。

try
{
   method();
}
catch (IOException ioe)
{
   System.out.PRintln("I/O failure");
}

// ...

void method() throws IOException
{
   throw new IOException("some text");
}

也正是Java的这种处理方式让人诟病:checked异常容易让相关代码里充斥着大量的try/catch,使代码同样变得晦涩难懂。同时,checked异常所起到的作用也只是将捕获的异常,包装成运行时异常,然后再重新抛出。

正如,前文所言,每一门编程语言在设计之初都有自身的考量,且在进行实际的错误处理时均会同时考虑『check』与『try/catch』两种方式。

在C#中,并没有引入checked异常概念,而是把检查的义务又『还给』了开发者

除此之外,try/catch式异常处理通常会有很大的性能开销,故应当慎用

四、『check』 OR『try/catch』

即使发展至今,关于异常处理(『try/catch』)与检查返回值(『check』)这两种错误处理方式仍然争议不断

check式与try/catch式两种错误处理的方式,没有哪一种是绝对优势的,都有各自的优缺点,这有赖于语言设计者当时的权衡与抉择。但是不管哪种编程语言,基本衍生于这两类处理方式。

REFERENCES

http://www.cs.tut.fi/~popl/ny...
http://joeduffyblog.com/2016/...
https://www.zhihu.com/questio...
https://nedbatchelder.com/tex...
https://www.javaworld.com/art...

脚本宝典总结

以上是脚本宝典为你收集整理的编程语言中的错误处理全部内容,希望文章能够帮你解决编程语言中的错误处理所遇到的问题。

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