关于异常

今天看了 xuchaoqian的blog： http://xuchaoqian.com/?p=563 深有同感啊

关于异常，它的好处就是:

    1. 不需要在调用栈的每一层 上判断出错 ，而只需要在关心错误的那一层处理就行

    2. 错误码侵入了或者说污染了常规输出值的值域了

如果是非常规情况，使用异常. 如文件不存在，网络挂掉之类，而如果是常规情况，getsize之类，不要用异常.

 

 

xuchaoqian 的例子，里面只有一层调用，看不出太大的优点

 

 

 

附原文：

 

是返回值(错误码、特殊值)，还是抛出异常？说说我的选择

Posted on November 12, 2011 by 许超前

昨晚翻了翻《松本行弘的程序世界》这本书，看到他对异常设计原则的讲述，觉得颇为赞同。近期的面试，我有时也问类似的问题，但应聘者的回答大都不能令人满意。有必要理一理，说说我是怎么理解的，以及在编程实践中如何做出合适的选择。当然这只是一家之言，未必就是完全正确的。

在行文之前，我有一个观点需要明确：错误码和异常，这两者在程序的表达能力上是等价的，它们都可以向调用者传达“与常规情况不一样的状态”。因此，要使用哪一种，是需要从API的设计、系统的性能指标、新旧代码的一致性这3个角度来考虑的。本文主要从API的设计着手，试图解决两个问题：1）为什么要使用异常？2）什么时候应返回特殊值（注：这不是错误码）而不是抛出异常？

好，先来看一个使用返回错误码的例子：

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

#include <iostream> using namespace std; int strlen(char *string) { if (string == NULL) { return -1; } int len = 0; while(*string++ != '\0') { len += 1; } return len; } int main(void) { int rc; char input[] = {0}; rc = strlen(input); if (rc == -1) { cout << "Error input!" << endl; return -1; } cout << "String length: " << rc << endl; char *input2 = NULL; rc = strlen(input2); if (rc == -1) { cout << "Error input!" << endl; return -2; } cout << "String length: " << rc << endl; return 0; }

 

与之等价的使用异常的程序是：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

#include <iostream> using namespace std; int strlen(char *string) { if (string == NULL) { throw "Invalid input!"; } int len = 0; while(*string++ != '\0') { len += 1; } return len; } int main(void) { char input[] = {0}; cout << "String length: " << strlen(input) << endl; char *input2 = NULL; cout << "String length: " << strlen(input2) << endl; return 0; }

 

从以上两个程序片段的对比中，不难看出使用异常的程序更为简洁易懂。为什么？

原因是：返回错误码的方式，使得调用方必须对返回值进行判断，并作相应的处理。这里的处理行为，大部份情况下只是打一下日志，然后返回，如此这般一直传递到最上层的调用方，由它终止本次的调用行为。这里强调的是，“必须要处理错误码“，否则会有两个问题：1）程序接下来的行为都是基于不确定的状态，继续往下执行的话就有可能隐藏BUG；2）自下而上传递的过程实际上是语言系统出栈的过程，我们必须在每一层都记下日志以形成日志栈，这样才便于追查问题。

而采用异常的方式，只管写出常规情况下的逻辑就可以了，一旦出现异常情况，语言系统会接管自下而上传递信息的过程。我们不用在每一层调用都进行判断处理（不明确处理，语言系统自动向上传播）。最上层的调用方很容易就可以获得本次的调用栈，把该调用栈记录下来就可以了。因此，使用异常能够提供更为简洁的API。

上述的例子还不是最绝的，因为错误码和常规输出值并没有交集，那最绝的情况是什么呢？错误码侵入了或者说污染了常规输出值的值域了，这时只能通过其它的渠道返回常规输出了。如：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

#include <iostream> using namespace std; int get_avg_temperature(int day, int *result) { if (day < 0) { return -1; } *result = day; return 0; } int main(void) { int rc; int result; rc = get_avg_temperature(1, &result); if (rc == -1) { cout << "Error input!" << endl; return -1; } cout << "Avg temperature: " << result << endl; rc = get_avg_temperature(-1, &result); if (rc == -1) { cout << "Error input!" << endl; return -2; } cout << "Avg temperature: " << result << endl; return 0; }

 

当然，如果能忍受低效率，也可以把错误码和常规输出捆到一个结构里再返回，如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43

#include <iostream> using namespace std; typedef struct { int rc; int result; } box_t; box_t get_avg_temperature(int day) { box_t b; if (day < 0) { b.rc = -1; b.result = 0; return b; } b.rc = day; b.result = 0; return b; } int main(void) { box_t b; b = get_avg_temperature(1); if (b.rc == -1) { cout << "Error input!" << endl; return -1; } cout << "Avg temperature: " << b.result << endl; b = get_avg_temperature(-1); if (b.rc == -1) { cout << "Error input!" << endl; return -2; } cout << "Avg temperature: " << b.result << endl; return 0; }

 

与之等价的使用异常的程序是：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

#include <iostream> using namespace std; int get_avg_temperature(int day) { if (day < 0) { throw "Invalid day!"; } return day; } int main(void) { cout << "Avg temperature: " << get_avg_temperature(1) << endl; cout << "Avg temperature: " << get_avg_temperature(-1) << endl; return 0; }

 

哪一个丑陋，哪一个优雅，我想应该不用我多说了。异常机制虽好，但要是使用不当，设计出来的API反而会比较难用。举个例子：

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

#include <iostream> #include <string> #include <map> using namespace std; class database { private: map<string, int> store; public: database() { store["a"] = 100; store["b"] = 99; store["c"] = 98; } int get(string key) { map<string, int>::iterator iter = store.find(key); if (iter == store.end()) { throw "No such user!"; } return iter->second; } }; int main(void) { database db; try { cout << "Score: " << db.get("a") << endl; } catch (char const *&e) { cout << "No such user!" << endl; } catch (...) { cout << e << endl; } try { cout << "Score: " << db.get("d") << endl; } catch (char const *&e) { cout << "No such user!" << endl; } catch (...) { cout << e << endl; } return 0; }

 

这个例子也使用了异常，但却是不恰当的使用。因为，“找”这个操作只有两个结果：要么“找到”，要么“没找到”。换句话说，“没找到“也是一种常规输出值。一旦抛出常规输出值，那在调用链上的所有层次里都需要捕获该异常并进行处理，那么使用异常的初衷和好处也就消失了。实践中，在这种查找类的功能里，如果没找到相应记录，一般是通过返回一个特殊的值来告知调用方，比如：NULL、特殊的对象（如iterator）、特殊的整数（如EOF）等等（为什么？一是使用异常没带来什么好处，二是逻辑统一可能为后续处理带来便利）。因此，上述例子可以改造为：

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43

#include <iostream> #include <string> #include <map> using namespace std; class database { private: map<string, int> store; public: database() { store["a"] = 100; store["b"] = 99; store["c"] = 98; } map<string, int>::iterator get(string key) { return store.find(key); } inline map<string, int>::iterator end_iterator() { return store.end(); } }; int main(void) { database db; map<string, int>::iterator iter; iter = db.get("a"); if (iter == db.end_iterator()) { cout << "No such user!" << endl; } else { cout << "Score: " << iter->second << endl; } iter = db.get("d"); if (iter == db.end_iterator()) { cout << "No such user!" << endl; } else { cout << "Score: " << iter->second << endl; } return 0; }

 

接下来再举一些例子：

使用特殊值的例子：
1、检索数据时，对应某一键不存在相应的记录的情况。
2、判断是与否。

使用异常的例子：
1、读取文件时，文件不存在的情况。
2、修改用户资料时，用户不存在的情况。
3、参数出错。
4、数组越界。
5、除0错。
6、入栈，栈满；出栈，栈空。
7、网络错误。

综上所述，本文的结论是：

1、异常能提供更为简洁的API，并且能更早地发现隐藏的BUG。如有可能，要尽量采用。
2、不要抛出原本属于返回值值域里的值，一般是直接返回特殊值。经典使用场景是查找和判断。

—The end.