錯(cuò)誤處理

錯(cuò)誤處理（Error handling） 是響應(yīng)錯(cuò)誤以及從錯(cuò)誤中恢復(fù)的過(guò)程。Swift 在運(yùn)行時(shí)提供了拋出、捕獲、傳遞和操作可恢復(fù)錯(cuò)誤（recoverable errors）的一等支持（first-class support）。

某些操作無(wú)法保證總是執(zhí)行完所有代碼或生成有用的結(jié)果?？蛇x類型用來(lái)表示值缺失，但是當(dāng)某個(gè)操作失敗時(shí)，理解造成失敗的原因有助于你的代碼作出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)。

舉個(gè)例子，假如有個(gè)從磁盤上的某個(gè)文件讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理的任務(wù)，該任務(wù)會(huì)有多種可能失敗的情況，包括指定路徑下文件并不存在，文件不具有可讀權(quán)限，或者文件編碼格式不兼容。區(qū)分這些不同的失敗情況可以讓程序處理并解決某些錯(cuò)誤，然后把它解決不了的錯(cuò)誤報(bào)告給用戶。

注意

Swift 中的錯(cuò)誤處理涉及到錯(cuò)誤處理模式，這會(huì)用到 Cocoa 和 Objective-C 中的 NSError。更多詳情參見(jiàn) 用 Swift 解決 Cocoa 錯(cuò)誤。

表示與拋出錯(cuò)誤

在 Swift 中，錯(cuò)誤用遵循 Error 協(xié)議的類型的值來(lái)表示。這個(gè)空協(xié)議表明該類型可以用于錯(cuò)誤處理。

Swift 的枚舉類型尤為適合構(gòu)建一組相關(guān)的錯(cuò)誤狀態(tài)，枚舉的關(guān)聯(lián)值還可以提供錯(cuò)誤狀態(tài)的額外信息。例如，在游戲中操作自動(dòng)販賣機(jī)時(shí)，你可以這樣表示可能會(huì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤狀態(tài)：

enum VendingMachineError: Error {
    case invalidSelection                     //選擇無(wú)效
    case insufficientFunds(coinsNeeded: Int) //金額不足
    case outOfStock                             //缺貨
}

拋出一個(gè)錯(cuò)誤可以讓你表明有意外情況發(fā)生，導(dǎo)致正常的執(zhí)行流程無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行。拋出錯(cuò)誤使用 throw 語(yǔ)句。例如，下面的代碼拋出一個(gè)錯(cuò)誤，提示販賣機(jī)還需要 5 個(gè)硬幣：

throw VendingMachineError.insufficientFunds(coinsNeeded: 5)

處理錯(cuò)誤

某個(gè)錯(cuò)誤被拋出時(shí)，附近的某部分代碼必須負(fù)責(zé)處理這個(gè)錯(cuò)誤，例如糾正這個(gè)問(wèn)題、嘗試另外一種方式、或是向用戶報(bào)告錯(cuò)誤。

Swift 中有 4 種處理錯(cuò)誤的方式。你可以把函數(shù)拋出的錯(cuò)誤傳遞給調(diào)用此函數(shù)的代碼、用 do-catch 語(yǔ)句處理錯(cuò)誤、將錯(cuò)誤作為可選類型處理、或者斷言此錯(cuò)誤根本不會(huì)發(fā)生。每種方式在下面的小節(jié)中都有描述。

當(dāng)一個(gè)函數(shù)拋出一個(gè)錯(cuò)誤時(shí)，你的程序流程會(huì)發(fā)生改變，所以重要的是你能迅速識(shí)別代碼中會(huì)拋出錯(cuò)誤的地方。為了標(biāo)識(shí)出這些地方，在調(diào)用一個(gè)能拋出錯(cuò)誤的函數(shù)、方法或者構(gòu)造器之前，加上 try 關(guān)鍵字，或者 try? 或 try! 這種變體。這些關(guān)鍵字在下面的小節(jié)中有具體講解。

注意

Swift 中的錯(cuò)誤處理和其他語(yǔ)言中用 try，catch 和 throw 進(jìn)行異常處理很像。和其他語(yǔ)言中（包括 Objective-C ）的異常處理不同的是，Swift 中的錯(cuò)誤處理并不涉及解除調(diào)用棧，這是一個(gè)計(jì)算代價(jià)高昂的過(guò)程。就此而言，throw 語(yǔ)句的性能特性是可以和 return 語(yǔ)句相媲美的。

用 throwing 函數(shù)傳遞錯(cuò)誤

為了表示一個(gè)函數(shù)、方法或構(gòu)造器可以拋出錯(cuò)誤，在函數(shù)聲明的參數(shù)之后加上 throws 關(guān)鍵字。一個(gè)標(biāo)有 throws 關(guān)鍵字的函數(shù)被稱作 throwing 函數(shù)。如果這個(gè)函數(shù)指明了返回值類型，throws 關(guān)鍵詞需要寫在返回箭頭（->）的前面。

func canThrowErrors() throws -> String

func cannotThrowErrors() -> String

一個(gè) throwing 函數(shù)可以在其內(nèi)部拋出錯(cuò)誤，并將錯(cuò)誤傳遞到函數(shù)被調(diào)用時(shí)的作用域。

注意

只有 throwing 函數(shù)可以傳遞錯(cuò)誤。任何在某個(gè)非 throwing 函數(shù)內(nèi)部拋出的錯(cuò)誤只能在函數(shù)內(nèi)部處理。

下面的例子中，VendingMachine 類有一個(gè) vend(itemNamed:) 方法，如果請(qǐng)求的物品不存在、缺貨或者投入金額小于物品價(jià)格，該方法就會(huì)拋出一個(gè)相應(yīng)的 VendingMachineError：

struct Item {
    var price: Int
    var count: Int
}

class VendingMachine {
    var inventory = [
        "Candy Bar": Item(price: 12, count: 7),
        "Chips": Item(price: 10, count: 4),
        "Pretzels": Item(price: 7, count: 11)
    ]
    var coinsDeposited = 0

    func vend(itemNamed name: String) throws {
        guard let item = inventory[name] else {
            throw VendingMachineError.invalidSelection
        }

        guard item.count > 0 else {
            throw VendingMachineError.outOfStock
        }

        guard item.price <= coinsDeposited else {
            throw VendingMachineError.insufficientFunds(coinsNeeded: item.price - coinsDeposited)
        }

        coinsDeposited -= item.price

        var newItem = item
        newItem.count -= 1
        inventory[name] = newItem

        print("Dispensing \(name)")
    }
}

在 vend(itemNamed:) 方法的實(shí)現(xiàn)中使用了 guard 語(yǔ)句來(lái)確保在購(gòu)買某個(gè)物品所需的條件中有任一條件不滿足時(shí)，能提前退出方法并拋出相應(yīng)的錯(cuò)誤。由于 throw 語(yǔ)句會(huì)立即退出方法，所以物品只有在所有條件都滿足時(shí)才會(huì)被售出。

因?yàn)?vend(itemNamed:) 方法會(huì)傳遞出它拋出的任何錯(cuò)誤，在你的代碼中調(diào)用此方法的地方，必須要么直接處理這些錯(cuò)誤——使用 do-catch 語(yǔ)句，try? 或 try!；要么繼續(xù)將這些錯(cuò)誤傳遞下去。例如下面例子中，buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:) 同樣是一個(gè) throwing 函數(shù)，任何由 vend(itemNamed:) 方法拋出的錯(cuò)誤會(huì)一直被傳遞到 buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:) 函數(shù)被調(diào)用的地方。

let favoriteSnacks = [
    "Alice": "Chips",
    "Bob": "Licorice",
    "Eve": "Pretzels",
]
func buyFavoriteSnack(person: String, vendingMachine: VendingMachine) throws {
    let snackName = favoriteSnacks[person] ?? "Candy Bar"
    try vendingMachine.vend(itemNamed: snackName)
}

上例中，buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:) 函數(shù)會(huì)查找某人最喜歡的零食，并通過(guò)調(diào)用 vend(itemNamed:) 方法來(lái)嘗試為他們購(gòu)買。因?yàn)?vend(itemNamed:) 方法能拋出錯(cuò)誤，所以在調(diào)用它的時(shí)候在它前面加了 try 關(guān)鍵字。

throwing 構(gòu)造器能像 throwing 函數(shù)一樣傳遞錯(cuò)誤。例如下面代碼中的 PurchasedSnack 構(gòu)造器在構(gòu)造過(guò)程中調(diào)用了 throwing 函數(shù)，并且通過(guò)傳遞到它的調(diào)用者來(lái)處理這些錯(cuò)誤。

struct PurchasedSnack {
    let name: String
    init(name: String, vendingMachine: VendingMachine) throws {
        try vendingMachine.vend(itemNamed: name)
        self.name = name
    }
}

用 Do-Catch 處理錯(cuò)誤

你可以使用一個(gè) do-catch 語(yǔ)句運(yùn)行一段閉包代碼來(lái)處理錯(cuò)誤。如果在 do 子句中的代碼拋出了一個(gè)錯(cuò)誤，這個(gè)錯(cuò)誤會(huì)與 catch 子句做匹配，從而決定哪條子句能處理它。

下面是 do-catch 語(yǔ)句的一般形式：

do {
    try expression
    statements
} catch pattern 1 {
    statements
} catch pattern 2 where condition {
    statements
} catch {
    statements
}

在 catch 后面寫一個(gè)匹配模式來(lái)表明這個(gè)子句能處理什么樣的錯(cuò)誤。如果一條 catch 子句沒(méi)有指定匹配模式，那么這條子句可以匹配任何錯(cuò)誤，并且把錯(cuò)誤綁定到一個(gè)名字為 error 的局部常量。關(guān)于模式匹配的更多信息請(qǐng)參考 模式。

舉例來(lái)說(shuō)，下面的代碼處理了 VendingMachineError 枚舉類型的全部三種情況：

var vendingMachine = VendingMachine()
vendingMachine.coinsDeposited = 8
do {
    try buyFavoriteSnack(person: "Alice", vendingMachine: vendingMachine)
    print("Success! Yum.")
} catch VendingMachineError.invalidSelection {
    print("Invalid Selection.")
} catch VendingMachineError.outOfStock {
    print("Out of Stock.")
} catch VendingMachineError.insufficientFunds(let coinsNeeded) {
    print("Insufficient funds. Please insert an additional \(coinsNeeded) coins.")
} catch {
    print("Unexpected error: \(error).")
}
// 打印“Insufficient funds. Please insert an additional 2 coins.”

上面的例子中，buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:) 函數(shù)在一個(gè) try 表達(dá)式中被調(diào)用，是因?yàn)樗軖伋鲥e(cuò)誤。如果錯(cuò)誤被拋出，相應(yīng)的執(zhí)行會(huì)馬上轉(zhuǎn)移到 catch 子句中，并判斷這個(gè)錯(cuò)誤是否要被繼續(xù)傳遞下去。如果錯(cuò)誤沒(méi)有被匹配，它會(huì)被最后一個(gè) catch 語(yǔ)句捕獲，并賦值給一個(gè) error 常量。如果沒(méi)有錯(cuò)誤被拋出，do 子句中余下的語(yǔ)句就會(huì)被執(zhí)行。

catch 子句不必將 do 子句中的代碼所拋出的每一個(gè)可能的錯(cuò)誤都作處理。如果所有 catch 子句都未處理錯(cuò)誤，錯(cuò)誤就會(huì)傳遞到周圍的作用域。然而，錯(cuò)誤還是必須要被某個(gè)周圍的作用域處理的。在不會(huì)拋出錯(cuò)誤的函數(shù)中，必須用 do-catch 語(yǔ)句處理錯(cuò)誤。而能夠拋出錯(cuò)誤的函數(shù)既可以使用 do-catch 語(yǔ)句處理，也可以讓調(diào)用方來(lái)處理錯(cuò)誤。如果錯(cuò)誤傳遞到了頂層作用域卻依然沒(méi)有被處理，你會(huì)得到一個(gè)運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。

以下面的代碼為例，不是 VendingMachineError 中申明的錯(cuò)誤會(huì)在調(diào)用函數(shù)的地方被捕獲：

func nourish(with item: String) throws {
    do {
        try vendingMachine.vend(itemNamed: item)
    } catch is VendingMachineError {
        print("Invalid selection, out of stock, or not enough money.")
    }
}

do {
    try nourish(with: "Beet-Flavored Chips")
} catch {
    print("Unexpected non-vending-machine-related error: \(error)")
}
// 打印“Invalid selection, out of stock, or not enough money.”

如果 vend(itemNamed:) 拋出的是一個(gè) VendingMachineError 類型的錯(cuò)誤，nourish(with:) 會(huì)打印一條消息，否則 nourish(with:) 會(huì)將錯(cuò)誤拋給它的調(diào)用方。這個(gè)錯(cuò)誤之后會(huì)被通用的 catch 語(yǔ)句捕獲。

將錯(cuò)誤轉(zhuǎn)換成可選值

可以使用 try? 通過(guò)將錯(cuò)誤轉(zhuǎn)換成一個(gè)可選值來(lái)處理錯(cuò)誤。如果是在計(jì)算 try? 表達(dá)式時(shí)拋出錯(cuò)誤，該表達(dá)式的結(jié)果就為 nil。例如，在下面的代碼中，x 和 y 有著相同的數(shù)值和等價(jià)的含義：

func someThrowingFunction() throws -> Int {
    // ...
}

let x = try? someThrowingFunction()

let y: Int?
do {
    y = try someThrowingFunction()
} catch {
    y = nil
}

如果 someThrowingFunction() 拋出一個(gè)錯(cuò)誤，x 和 y 的值是 nil。否則 x 和 y 的值就是該函數(shù)的返回值。注意，無(wú)論 someThrowingFunction() 的返回值類型是什么類型，x 和 y 都是這個(gè)類型的可選類型。例子中此函數(shù)返回一個(gè)整型，所以 x 和 y 是可選整型。

如果你想對(duì)所有的錯(cuò)誤都采用同樣的方式來(lái)處理，用 try? 就可以讓你寫出簡(jiǎn)潔的錯(cuò)誤處理代碼。例如，下面的代碼用幾種方式來(lái)獲取數(shù)據(jù)，如果所有方式都失敗了則返回 nil。

func fetchData() -> Data? {
    if let data = try? fetchDataFromDisk() { return data }
    if let data = try? fetchDataFromServer() { return data }
    return nil
}

禁用錯(cuò)誤傳遞

有時(shí)你知道某個(gè) throwing 函數(shù)實(shí)際上在運(yùn)行時(shí)是不會(huì)拋出錯(cuò)誤的，在這種情況下，你可以在表達(dá)式前面寫 try! 來(lái)禁用錯(cuò)誤傳遞，這會(huì)把調(diào)用包裝在一個(gè)不會(huì)有錯(cuò)誤拋出的運(yùn)行時(shí)斷言中。如果真的拋出了錯(cuò)誤，你會(huì)得到一個(gè)運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。

例如，下面的代碼使用了 loadImage(atPath:) 函數(shù)，該函數(shù)從給定的路徑加載圖片資源，如果圖片無(wú)法載入則拋出一個(gè)錯(cuò)誤。在這種情況下，因?yàn)閳D片是和應(yīng)用綁定的，運(yùn)行時(shí)不會(huì)有錯(cuò)誤拋出，所以適合禁用錯(cuò)誤傳遞。

let photo = try! loadImage(atPath: "./Resources/John Appleseed.jpg")

指定清理操作

你可以使用 defer 語(yǔ)句在即將離開當(dāng)前代碼塊時(shí)執(zhí)行一系列語(yǔ)句。該語(yǔ)句讓你能執(zhí)行一些必要的清理工作，不管是以何種方式離開當(dāng)前代碼塊的——無(wú)論是由于拋出錯(cuò)誤而離開，或是由于諸如 return、break 的語(yǔ)句。例如，你可以用 defer 語(yǔ)句來(lái)確保文件描述符得以關(guān)閉，以及手動(dòng)分配的內(nèi)存得以釋放。

defer 語(yǔ)句將代碼的執(zhí)行延遲到當(dāng)前的作用域退出之前。該語(yǔ)句由 defer 關(guān)鍵字和要被延遲執(zhí)行的語(yǔ)句組成。延遲執(zhí)行的語(yǔ)句不能包含任何控制轉(zhuǎn)移語(yǔ)句，例如 break、return 語(yǔ)句，或是拋出一個(gè)錯(cuò)誤。延遲執(zhí)行的操作會(huì)按照它們聲明的順序從后往前執(zhí)行——也就是說(shuō)，第一條 defer 語(yǔ)句中的代碼最后才執(zhí)行，第二條 defer 語(yǔ)句中的代碼倒數(shù)第二個(gè)執(zhí)行，以此類推。最后一條語(yǔ)句會(huì)第一個(gè)執(zhí)行。

func processFile(filename: String) throws {
    if exists(filename) {
        let file = open(filename)
        defer {
            close(file)
        }
        while let line = try file.readline() {
            // 處理文件。
        }
        // close(file) 會(huì)在這里被調(diào)用，即作用域的最后。
    }
}

上面的代碼使用一條 defer 語(yǔ)句來(lái)確保 open(_:) 函數(shù)有一個(gè)相應(yīng)的對(duì) close(_:) 函數(shù)的調(diào)用。

注意

即使沒(méi)有涉及到錯(cuò)誤處理的代碼，你也可以使用 defer 語(yǔ)句。