C语言之错误处理

在C语言中，错误处理是一种重要的编程技术，用于处理程序运行过程中可能出现的错误情况。C语言提供了几种处理错误的机制，包括返回错误码、使用全局变量、异常处理等。

1、返回错误码： 在函数执行过程中，如果发生错误，可以通过返回一个特定的错误码来表示错误的类型。通常情况下，函数的返回值为0表示成功，非零值表示错误。这种方式需要在函数声明时明确指定返回类型为错误码，并在函数体内根据错误情况返回相应的错误码。

例如：

int divide(int a, int b, int* result) {
   if (b == 0) {
       return -1; // 表示除数为0的错误
   }
   *result = a / b;
   return 0; // 表示成功
}

调用方可以通过检查函数的返回值来确定函数是否执行成功，并根据返回的错误码进行相应的处理。

2、使用全局变量： 另一种处理错误的方式是使用全局变量来记录错误信息。在函数执行过程中，如果发生错误，将错误信息保存到全局变量中，调用方可以通过读取该全局变量来获取错误信息。

例如：

#include 
 
int error_code = 0;
char error_msg[100];
 
void divide(int a, int b, int* result) {
   if (b == 0) {
       error_code = -1;
       sprintf(error_msg, "除数为0");
       return;
   }
   *result = a / b;
}

 调用方可以在调用函数后检查全局变量的值，以确定是否发生了错误，并获取相应的错误信息。

3、异常处理： C语言本身并没有内置的异常处理机制，但可以使用一些库或自定义的方法来实现类似的功能。例如，可以使用setjmp和longjmp函数来进行异常处理。setjmp函数设置一个跳转点，longjmp函数用于从跳转点直接跳转到指定位置，从而实现异常的捕获和处理。

例如：

#include 
#include 
 
jmp_buf jump_buffer;
 
void divide(int a, int b, int* result) {
   if (b == 0) {
       longjmp(jump_buffer, -1);
   }
   *result = a / b;
}
 
int main() {
   int result;
   if (setjmp(jump_buffer) != 0) {
       printf("除数为0\n");
       return -1;
   }
   divide(10, 0, &result);
   printf("结果：%d\n", result);
   return 0;
}

在上述示例中，如果除数为0，则调用longjmp函数跳转到setjmp函数处，并返回指定的错误码。

4、断言： 断言是一种在程序中检查某个条件是否成立的方法。如果条件不成立，则会触发一个断言错误，并终止程序的执行。断言通常用于调试过程中，帮助开发者快速定位问题所在。

例如：

#include 
#include 
 
void divide(int a, int b, int* result) {
   assert(b != 0); // 断言除数不为0
   *result = a / b;
}
 
int main() {
   int result;
   divide(10, 0, &result);
   printf("结果：%d\n", result);
   return 0;
}

在上述示例中，如果除数为0，则会触发一个断言错误，并终止程序的执行。

5、日志记录： 日志记录是一种记录程序运行过程中信息的方法，包括错误信息、警告信息、调试信息等。通过记录日志，可以帮助开发者追踪程序的执行过程，定位问题所在。在C语言中，可以使用一些日志库来实现日志记录功能，如log4c、syslog等。

例如：

#include 
#include 
#include 
 
void divide(int a, int b, int* result) {
   if (b == 0) {
       syslog(LOG_ERR, "除数为0"); // 记录错误日志
       exit(1); // 终止程序的执行
   }
   *result = a / b;
}
 
int main() {
   int result;
   openlog("myapp", LOG_PID, LOG_USER); // 打开日志
   divide(10, 0, &result);
   printf("结果：%d\n", result);
   closelog(); // 关闭日志
   return 0;
}

6、处理错误信息：在C语言中，errno、perror()和strerror()是用于处理错误信息的重要函数。

• errno： errno是一个全局变量，用于表示最近发生的错误代码。在C标准库中的很多函数在发生错误时会将相应的错误代码存储在errno中。通过检查errno的值，可以确定函数是否成功执行，以及具体的错误类型。
• perror()： perror()函数用于打印与errno相关的错误消息。它接受一个字符串作为参数，并在该字符串后面输出当前的errno值对应的错误消息。通常，这个字符串是用来描述出错的上下文信息，以便更好地理解错误的原因。
• strerror()： strerror()函数返回一个指针，指向当前errno值对应的错误消息的字符串表示形式。它接受一个整数参数，该参数通常是errno的值。通过调用strerror(errno)，可以获取到与errno相关的错误消息，然后可以根据需要进行处理或输出。

下面是一个示例代码，演示了如何使用errno、perror()和strerror()来处理错误信息： 

#include 
#include 
#include 
 
int main() {
    FILE* file = fopen("nonexistent.txt", "r");
    if (file == NULL) {
        int errnum = errno;
        fprintf(stderr, "错误号: %d\n", errno);
        perror("通过 perror 输出错误");
        fprintf(stderr, "打开文件错误: %s\n", strerror(errnum));
    } else {
        // 执行文件操作
        fclose(file);
    }
    
    return 0;
}

在这个示例中，我们尝试以只读方式打开一个不存在的文件"nonexistent.txt"。由于文件不存在，fopen()函数将返回NULL，并且errno被设置为对应的错误代码。

接下来，我们将errno的值存储在errnum变量中，然后使用fprintf()函数将errno的值输出到标准错误流stderr。接着，使用perror()函数输出与errno相关的错误消息，它会在我们提供的字符串后面输出当前errno值的文本表示形式。

最后，我们使用strerror()函数将errnum的值转换为相应的错误消息字符串，并通过fprintf()函数输出到标准错误流stderr。

当我们运行这段代码时，输出将类似于以下内容：

错误号: 2
通过 perror 输出错误: No such file or directory
打开文件错误: No such file or directory

这个示例展示了如何利用errno、perror()和strerror()函数来获取和输出与错误相关的信息，有助于更好地理解和处理错误情况，，使得调试和错误修复变得更加方便和有效。