文章目录
- 前言
- 一、 异常表达
- 二、 异常报告
- 三、 异常处理
前言
错误与异常：
错误与异常都是在程序编译或者运行时出现的错误， 不同的是，异常可以被开发人员捕捉和处理；而错误，一般不需要开发人员处理（也无法处理），比如内存溢出，如果异常未及时被处理，也可能产生错误。
在开发中，不可避免的需要对异常进行处理，如函数调用时候的异常：
- 不是指函数设计上的错误
- 而是可以预见的非正常功能的分支
例：
char* strcpy(char* des,const char* source)
{char* r=des;assert((des != NULL) && (source != NULL));while((*r++ = *source++) != '\0');return des;
}
异常处理的意义：
- 软件开发过程中，大多数时候都在处理异常情况
- 异常不是错误，但是可能导致程序无法正常运行
- 异常处理直接决定软件的鲁棒性和稳定性
一、 异常表达
在C语言中通常通过错误码表示异常，例如Linux中的错误码
优势：错误码定义简单，使用方便
劣势：同一个错误码，在不同程序中意义不仅相同
| Errno | Errno号码 | 说明 |
|---|---|---|
| EINTR | 4 | 系统调用中断。 |
| EAGAIN | 11 | 资源临时不可用。 |
| EBUSY | 16 | 资源正忙。 |
| EMFILE | 24 | 每个进程文件描述符表已满。 |
| EPIPE | 32 | 管道断开。 |
异常表示的通用设计方法：采用整数分区域的方式对异常进行表示
| bit31 | bit30 - bit16 | bit15-bit0 |
|---|---|---|
| 1 | 模块标识 | 错误标识 |
最高位为符号位，固定为1则所有的错误码都是负数。
err_def.h定义了异常标识和模块标识
#ifndef ERR_DEF_H
#define ERR_DEF_H#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>typedef int32_t err_t;// 模块数量
#define MODULE_COUNT 2
// 将最高位设为1构成错误码
#define ERR_CONSTRUCT(_error_) ((_error_) | (1 << 31))
// 根据模块标识确认第一个错误标识的值
#define ERR_CODE_BEGIN(_module_) ((_module_) << 16)
// 获取模块ID
#define ERR_GET_MODULE_ID(_error_) (((_error_) >> 16) & 0x7fff)
// 获取错误标识在数组中的下标
#define ERR_GET_ERROR_INDEX(_error_) ((_error_) & 0xffff)
// 获取错误标识
#define ERR_GET_ERROR_CODE(_error_) ((_error_) & 0x7fffffff)typedef enum {TIMER_MODULE,LCD_MODULE
} module_enum_t;typedef enum {TIMER_ERR_OK = ERR_CODE_BEGIN(TIMER_MODULE),TIMER_ERR_MEM,TIMER_ERR_BUF,TIMER_ERR_TIMEOUT,TIMER_ERR_VAL
} timer_err_enum_t;typedef enum {LCD_ERR_OK = ERR_CODE_BEGIN(LCD_MODULE),LCD_ERR_MEM,LCD_ERR_BUF,LCD_ERR_TIMEOUT,LCD_ERR_VAL
} lcd_err_enum_t;#endif
二、 异常报告
通常情况下，系统日志是报告异常的主要形式，但是异常报告并不是处理异常，异常报告只负责记录，而异常处理用于阻止异常程序的崩溃。
异常报告实例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "err.h"// 将异常进行输出
#define LOG(errno) printf("[%s:%d] Errno: %x\n", __FILE__, __LINE__, errno)err_t lcd_init()
{err_t ret = ERR_CONSTRUCT(LCD_ERR_TIMEOUT);return ret;
}
int main()
{err_t ret = lcd_init();if(LCD_ERR_OK != ret){LOG(ret);}
}
结果如下，直接打印出错误码，但是可能我们还得自己去查找具体的错误信息。
直接将异常标识和异常打印出来并不友好，不便于定义问题，因此我们希望有更加直观的异常输出方式：
- 直接将错误码对应的常量名字进行输出
- 枚举常量名包含了模块名和模块内部错误标识
类似下面这样的形式
#ifndef MODULE_H
#define MODULE_Htypedef enum {LCD_ERR_OK = ERR_CODE_BEGIN(LCD_MODULE),LCD_ERR_MEM,LCD_ERR_BUF,LCD_ERR_TIMEOUT,LCD_ERR_VAL
} lcd_err_enum_t;static const char *lcd_error_str[] = {"LCD_ERR_OK","LCD_ERR_MEM","LCD_ERR_BUF","LCD_ERR_TIMEOUT","LCD_ERR_VAL"
}
#endif
但是错误标识在开发过程中可能经常发生变动，那么对应的字符数组也要同样变化，在修改过程中非常容易产生错误，需要特别注意，后续将介绍使用自动化代码生成工具，这样只需要定义对应的错误码就可以了，字符串数组自动生成。
工具链接
接下来要做的就是把所有模块的错误标识字符数组关联起来，通过
const char* errno_to_str(err_t errno)转换成为对应的输出：
#include "err.h"static struct error_str_t
{// 错误码标识字符数组是否存在bool exist;// 最后一个错误标识值int last_error;// 数组指针const char ** error_array;
}s_error_str_array[MODULE_COUNT];// 对应的错误标识字符数组
static const char *s_timer_error_str[] = {"TIMER_ERR_OK","TIMER_ERR_MEM","TIMER_ERR_BUF","TIMER_ERR_TIMEOUT","TIMER_ERR_VAL"};
static const char *s_lcd_error_str[] = {"LCD_ERR_OK","LCD_ERR_MEM","LCD_ERR_BUF","LCD_ERR_TIMEOUT","LCD_ERR_VAL"};// 初始化 s_error_str_array 数组
void error_str_init()
{s_error_str_array[TIMER_MODULE].exist = true;s_error_str_array[TIMER_MODULE].last_error = 4;s_error_str_array[TIMER_MODULE].error_array = s_timer_error_str;s_error_str_array[LCD_MODULE].exist = true;s_error_str_array[LCD_MODULE].last_error = 4;s_error_str_array[LCD_MODULE].error_array = s_lcd_error_str;
}// 把错误码转换成字符串
const char* error_to_str(err_t errno)
{static bool initialized = false;// 根据错误码获取16位错误标识uint16_t error_code = ERR_GET_ERROR_INDEX(errno);// 根据错误码获取15位模块标识uint16_t module_id = ERR_GET_MODULE_ID(errno);if(!initialized){error_str_init();initialized = true;}if(errno > 0)return "Errno should less than 0";if(!s_error_str_array[module_id].exist)return "Error code array isn't exist";if(s_error_str_array[module_id].last_error < error_code)return "Error code out of range";return s_error_str_array[module_id].error_array[error_code];
}
代码中通过模块ID和错误标识找到对应的字符串前需要对s_error_str_array进行初始化(字符数组的生成，初始化，都可以通过自动化完成，但是需要遵循一定的规范)
最后将LOG进行修改，让他可以输出更多信息
// 将异常进行输出
#define LOG(errno) do{ \const char* str = error_to_str(errno); \printf("[%s:%d] Errno: %s\n", __FILE__, __LINE__, str); \
}while(0)
最终的结果，通过对应名字就可以知道错误类型
三、 异常处理
异常处理示例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "err.h"// 将异常进行输出
#define LOG(errno) do{ \const char* str = error_to_str(errno); \printf("[%s:%d] Errno: %s\n", __FILE__, __LINE__, str); \
}while(0)err_t lcd_init()
{err_t ret = ERR_CONSTRUCT(LCD_ERR_TIMEOUT);return ret;
}
// 集中进行异常处理
bool lcd_error_handle(err_t errno)
{bool ret = true;err_t err = ERR_GET_ERROR_CODE(errno);switch(err){case LCD_ERR_MEM:break;default:break;}// 如果函数无法处理直接exit结束if(!ret){exit(0);}return ret;
}int main()
{err_t ret = lcd_init();if(LCD_ERR_OK != ret){LOG(ret);lcd_error_handle(ret);}
}
尽量在发生异常的地方报告异常，有助于找到异常发生时候的调用路径。
尽量在上层函数中统一异常，集中处理异常有助于提高代码的可维护性。
