關於異常

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

關於異常，它的好處就是:

    1. 不需要在調用棧的每一層 上判斷出錯 ，而只需要在關心錯誤的那一層處理就行

    2. 錯誤碼侵入了或者說污染了常規輸出值的值域了

如果是非常規情況，使用異常. 如文件不存在，網絡掛掉之類，而如果是常規情況，getsize之類，不要用異常.

 

 

xuchaoqian 的例子，裏面只有一層調用，看不出太大的優點

 

 

 

附原文：

 

是返回值(錯誤碼、特殊值)，還是拋出異常？說說我的選擇

Posted on November 12, 2011 by 許超前

昨晚翻了翻《松本行弘的程序世界》這本書，看到他對異常設計原則的講述，覺得頗爲贊同。近期的面試，我有時也問類似的問題，但應聘者的回答大都不能令人滿意。有必要理一理，說說我是怎麼理解的，以及在編程實踐中如何做出合適的選擇。當然這只是一家之言，未必就是完全正確的。

在行文之前，我有一個觀點需要明確：錯誤碼和異常，這兩者在程序的表達能力上是等價的，它們都可以向調用者傳達“與常規情況不一樣的狀態”。因此，要使用哪一種，是需要從API的設計、系統的性能指標、新舊代碼的一致性這3個角度來考慮的。本文主要從API的設計着手，試圖解決兩個問題：1）爲什麼要使用異常？2）什麼時候應返回特殊值（注：這不是錯誤碼）而不是拋出異常？

好，先來看一個使用返回錯誤碼的例子：

 

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; }

 

與之等價的使用異常的程序是：

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; }

 

從以上兩個程序片段的對比中，不難看出使用異常的程序更爲簡潔易懂。爲什麼？

原因是：返回錯誤碼的方式，使得調用方必須對返回值進行判斷，並作相應的處理。這裏的處理行爲，大部份情況下只是打一下日誌，然後返回，如此這般一直傳遞到最上層的調用方，由它終止本次的調用行爲。這裏強調的是，“必須要處理錯誤碼“，否則會有兩個問題：1）程序接下來的行爲都是基於不確定的狀態，繼續往下執行的話就有可能隱藏BUG；2）自下而上傳遞的過程實際上是語言系統出棧的過程，我們必須在每一層都記下日誌以形成日誌棧，這樣才便於追查問題。

而採用異常的方式，只管寫出常規情況下的邏輯就可以了，一旦出現異常情況，語言系統會接管自下而上傳遞信息的過程。我們不用在每一層調用都進行判斷處理（不明確處理，語言系統自動向上傳播）。最上層的調用方很容易就可以獲得本次的調用棧，把該調用棧記錄下來就可以了。因此，使用異常能夠提供更爲簡潔的API。

上述的例子還不是最絕的，因爲錯誤碼和常規輸出值並沒有交集，那最絕的情況是什麼呢？錯誤碼侵入了或者說污染了常規輸出值的值域了，這時只能通過其它的渠道返回常規輸出了。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; }

 

當然，如果能忍受低效率，也可以把錯誤碼和常規輸出捆到一個結構裏再返回，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; }

 

與之等價的使用異常的程序是：

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; }

 

哪一個醜陋，哪一個優雅，我想應該不用我多說了。異常機制雖好，但要是使用不當，設計出來的API反而會比較難用。舉個例子：

 

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; }

 

這個例子也使用了異常，但卻是不恰當的使用。因爲，“找”這個操作只有兩個結果：要麼“找到”，要麼“沒找到”。換句話說，“沒找到“也是一種常規輸出值。一旦拋出常規輸出值，那在調用鏈上的所有層次裏都需要捕獲該異常並進行處理，那麼使用異常的初衷和好處也就消失了。實踐中，在這種查找類的功能裏，如果沒找到相應記錄，一般是通過返回一個特殊的值來告知調用方，比如：NULL、特殊的對象（如iterator）、特殊的整數（如EOF）等等（爲什麼？一是使用異常沒帶來什麼好處，二是邏輯統一可能爲後續處理帶來便利）。因此，上述例子可以改造爲：

 

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; }

 

接下來再舉一些例子：

使用特殊值的例子：
1、檢索數據時，對應某一鍵不存在相應的記錄的情況。
2、判斷是與否。

使用異常的例子：
1、讀取文件時，文件不存在的情況。
2、修改用戶資料時，用戶不存在的情況。
3、參數出錯。
4、數組越界。
5、除0錯。
6、入棧，棧滿；出棧，棧空。
7、網絡錯誤。

綜上所述，本文的結論是：

1、異常能提供更爲簡潔的API，並且能更早地發現隱藏的BUG。如有可能，要儘量採用。
2、不要拋出原本屬於返回值值域裏的值，一般是直接返回特殊值。經典使用場景是查找和判斷。

—The end.