C++的另一種錯誤處理策略
這篇短文是討論一個大多數(shù)程序員都感興趣的一個話題：錯誤處理。錯誤處理是編程的一個“黑暗面”。它既是應(yīng)用程序的“現(xiàn)實世界”的關(guān)鍵點，也是一個你想隱藏的復雜業(yè)務(wù)。
在早期的C編程生涯中，我知道三種錯誤處理的方式。
C語言的方式：返回錯誤碼
C語言風格的錯誤處理是最簡單的，但是并不***。
C語言風格的錯誤處理依賴于“當程序遇到錯誤時返回一個錯誤碼”。這里是一個簡單的例子：
- int find_slash(const char *str)
- {
- int i = 0;
- while (str[i] && str[i] != '/')
- i++;
- if (str[i] == '\0')
- return -1; //Error code
- //True value
- return i;
- }
- // . . .
- if (find_slash(string) == -1)
- {
- //error handling
- }
使用這種方式的有什么好處？
你可以在調(diào)用函數(shù)之后直接處理錯誤碼（在C語言中，你也會這樣處理），顯示一個錯誤消息或者直接終止程序。或者僅僅恢復程序最近的一個狀態(tài)，終止計算。
當你找不到錯誤處理在哪里的時候,你只需要后頭看看函數(shù)調(diào)用，錯誤處理就在那個附近。
使用這種方式有什么不好？
有人可能會告訴你，這種異常/錯誤處理方式和“執(zhí)行邏輯”混在了一起。當你順序地閱讀這些代碼的時候就行程序執(zhí)行一樣，你看到了一會錯誤處理，一會程序執(zhí)行。這樣很糟糕，你可能更喜歡只讀程序執(zhí)行邏輯或者錯誤處理邏輯。
并且你被限定使用錯誤碼，如果你想要提供更多的信息，你需要創(chuàng)建一些功能函數(shù)比如：errstr或者提供全局變量。
使用C++的方式
C++作為對C的增強，引入了一種新的錯誤處理方式——異常。異常通過拋出一個錯誤的方式來中斷正常代碼執(zhí)行邏輯，并可以被其他地方所捕獲。下面是一個簡單的例子：
- int find_slash(const char *str)
- {
- int i = 0;
- while (str[i] && str[i] != '/')
- i++;
- if (str[i] == '\0')
- throw AnException("Error message");
- //True value
- return i;
- }
- // . . .
- try
- {
- find_slash(string);
- }
- catch(AnException& e)
- {
- //Handle exception
- }
這樣做的好處？
程序邏輯和錯誤處理分離了。一邊你可以看到函數(shù)是如何工作的，而另一邊你可以看到函數(shù)失敗時候是怎么處理的。這樣做很***，可以很容易看出錯誤處理和正常程序邏輯。
另外，現(xiàn)在你可以為你的錯誤提供你需要的盡可能多的信息，因為你可以將需要的內(nèi)容填充在自定義異常對象里。
這樣做的壞處
編寫詳盡的異常處理變得很冗。你需要一個異常樹，但是***不要太大,這樣,你可以選擇捕獲感興趣的異常。同時,內(nèi)部需要提供錯誤碼,來獲知究竟發(fā)生了什么,同時需要檢索一些錯誤消息,等等。編寫寫異常類通常都是冗長,這是將信息嵌入到錯誤里來靈活處理更多的信息的成本。
這里的錯誤處理哲學是將錯誤盡可能推遲到需要處理的地方再處理，當你不知道程序執(zhí)行過程究竟哪里會產(chǎn)生一個錯誤，你需要跳過不同的文件和功能函數(shù)來 查找，這通常都是困難的，如果你在一個很深的調(diào)用樹（這里意思是當你將函數(shù)調(diào)用繪制出一個圖形，其形狀類似一棵樹）上引發(fā)了一個異常，你需要指定在哪里來 處理這個異常，當它被處理的時候，它又是在哪里發(fā)生的。特別是當你的程序很大，又是很早之前編寫，有恰巧設(shè)計不夠良好的時候，就更加顯得困難。而大多數(shù)商 業(yè)項目都是這樣。
所以我覺得“異常是危險的”。雖然它提供了一種良好的方式來處理錯誤——僅限于一些小項目，并且這里的調(diào)用圖簡單且易于掌握時候。
#p#
錯誤封裝的模式
我這里把它叫做一種模式，所以人們不必害怕?lián)?。后面，我會給它一種更好的命名，所以請不要著急。
錯誤封裝的主旨是創(chuàng)建一種封裝來包含錯誤消息或者錯誤的返回值。我們通常會選擇字符串而不是其他，因為這也并不容易實現(xiàn)。我們盡力保證語法的可讀性，可理解，并且容易應(yīng)用。我們不處理拷貝構(gòu)造或者多參數(shù)函數(shù)及返回值，這里僅給出一個盡可能簡單的例子。
讓我們以下面的例子開始：
- E<int> find_slash(const char* str)
- {
- int i = 0;
- while (str[i] && str[i] != '/')
- i++;
- if (str[i] == '\0')
- return fail<int>("Error message");
- //True value
- return ret(i);
- }
- // . . .
- auto v = find_slash(string);
- if(!v)
- {
- //Handle exception
- }
- E<int> find_slash(const char*);
- E<int> do_some_arithmetic(int);
- E<std::string> format(int);
- E<void> display(std::string);
- auto v = ret(string)
- .bind(find_slash)
- .bind(do_some_arithmetic)
- .bind(format)
- .bind(display);
- if(!v)
- {
- //Handle error
- }
好了，這里發(fā)生了什么？bind是一個成員函數(shù)來綁定你的函數(shù)調(diào)用，試著去應(yīng)用它。如果錯誤裝箱里面含有一個值，那么它就應(yīng)用于函數(shù)調(diào)用，繼續(xù)返回一個錯誤裝箱（編譯器不允許你返回一個不帶錯誤裝箱的函數(shù)）。
所以，我們鏈式調(diào)用了find_slashe，do_some_arithmetic, format和display.它們都不處理錯誤裝箱，由于bind函數(shù)的作用，我們將函數(shù)E<something_out> f(something_in)返回結(jié)果給E<something_out> f(E<something_in>)函數(shù)做參數(shù)。
這里的好處是什么？
再一次，函數(shù)邏輯（調(diào)用鏈）和錯誤處理分離了。和異常一樣，我們可以簡單讀一下函數(shù)調(diào)用鏈來了解代碼邏輯，而不用關(guān)心執(zhí)行是在哪里被中斷的。事實上，函數(shù)調(diào)用鏈可以在任何調(diào)用時被中斷。但是我們可以認為沒有錯誤發(fā)生，如果我們的邏輯是正確的，可以很快速檢查。
當然，類型推導會阻止你在調(diào)用display之后繼續(xù)進行綁定。所以我們也沒有失去類型能力。
注意，我們沒有在其他地方調(diào)用這些函數(shù)，我們在***將這些方法組裝在一起。這里是關(guān)鍵，你應(yīng)該編寫一些小的模塊函數(shù)（另外，注意：你應(yīng)該編寫模板函 數(shù)使其工作）接收一個值，然后計算一個新值或者返回失敗。在每一步中，你都不需要考慮可能出現(xiàn)錯誤導致你的控制流中斷，并且校驗?zāi)闶欠裨谝粋€有效的狀態(tài)上 （異常安全基于查詢每個函數(shù)調(diào)用，指出函數(shù)是否中斷你的控制流程，如果出現(xiàn)異常會發(fā)生什么），基于這一點，這樣做更安全。
和異常一樣，我們可以處理很詳細的信息，盡管這里我們編寫的是一個偏模板函數(shù)，所以也容易理解一些。
我們可以很容易放置異常處理邏輯，把它放在函數(shù)調(diào)用鏈之后（除非這個返回值還需要進一步被鏈接）。現(xiàn)在，我們有一個大的的執(zhí)行流，沒有中斷，使用小 的函數(shù)處理流程，容易定位。當需要添加一個新的錯誤時，你只需找到那些函數(shù)，通過函數(shù)調(diào)用鏈，你可以直接定位到處理位置，并根據(jù)需要添加。大型項目變得更 加的線性化，并且更易讀。
這樣做有什么不足？
首先，這是一個新的處理方式，并且和C++的方式不兼容。這不是一個標準處理方法，當你使用stl時，你仍然需要使用異常。
對于我來說，這樣做還是有點冗長。需要顯式編寫fail<int>（…）的模板推導顯得有點怪異，如果你有個多態(tài)錯誤類型就更糟了，你不得不這樣寫fail<return_type, error_type>("...").
當函數(shù)有多個參數(shù)時編寫也很困難，在其他一些語言中，可以使用適用類型和抽象類型很好地解決這個問題，不過這在C++中不會提供。我想更適合使用bind2(E<a>, E<b>, f)和bind3(E<a>, E<b>, E<c>, f)，可變模板參數(shù)功能更有用。
為獲取封裝錯誤中的值，我們需要檢查這個值是否是有效值，接著調(diào)用一個“to_value”方法。我們沒辦法不通過檢查來做到這一點。我們希望的是“解構(gòu)”一個對象，不過這在C++中不支持，這也不是一些可以說“我們把它加入到下一個標準”的特性。
目前為止，我不知道讀者是否有方法將其適配到成員函數(shù)中，如果你有想法，請測試一下，如果可以，請告知我們。
實現(xiàn)原子錯誤處理
我實現(xiàn)了它，我定義了這個黑魔法的名字——“原子化”，你可以認為“原子化”是一個對值和錯誤上下文的裝箱，比如，一個box包含一個值或者什么也不包含是一個原子組（這里作為一個練習，你可以試著實現(xiàn)一下）。
有點奇怪的是，從某個角度來說隊列是一個原子組，他們擁有一個上下文的值。
讓我們從上面的E模版類實現(xiàn)開始，這里使用了C++11標準中的decltype和auto -> decltype類型，允許自動推導得到表達式的類型，這非常有用。
這里的bind函數(shù)有點怪異，但是他實現(xiàn)了我剛才提到的內(nèi)容。
原文鏈接：http://zenol.fr/site/2013/08/27/an-alternative-error-handling-strategy-for-cpp/
