錯誤處理

2.1 翻譯+校對：lyojo ray16897188 2015-10-23 校對：shanks 2015-10-24

2.2 翻譯+校對：SketchK 2016-05-15

3.0 翻譯+校對：shanks 2016-09-24

3.0.1，shanks，2016-11-13

4.0 翻譯+校對：kemchenj 2017-09-21

4.1 翻譯+校對：mylittleswift

本頁包含內(nèi)容：

• 表示并拋出錯誤
• 處理錯誤
• 指定清理操作

錯誤處理（Error handling）是響應(yīng)錯誤以及從錯誤中恢復(fù)的過程。Swift 提供了在運(yùn)行時對可恢復(fù)錯誤的拋出、捕獲、傳遞和操作的一等公民支持。

某些操作無法保證總是執(zhí)行完所有代碼或總是生成有用的結(jié)果?？蛇x類型可用來表示值缺失，但是當(dāng)某個操作失敗時，最好能得知失敗的原因，從而可以作出相應(yīng)的應(yīng)對。

舉個例子，假如有個從磁盤上的某個文件讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理的任務(wù)，該任務(wù)會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解決并處理某些錯誤，然后把它解決不了的錯誤報告給用戶。

注意

Swift 中的錯誤處理涉及到錯誤處理模式，這會用到 Cocoa 和 Objective-C 中的 NSError。關(guān)于這個類的更多信息請參見 Using Swift with Cocoa and Objective-C (Swift 4.1) 中的錯誤處理。

表示并拋出錯誤

在 Swift 中，錯誤用符合 Error 協(xié)議的類型的值來表示。這個空協(xié)議表明該類型可以用于錯誤處理。

Swift 的枚舉類型尤為適合構(gòu)建一組相關(guān)的錯誤狀態(tài)，枚舉的關(guān)聯(lián)值還可以提供錯誤狀態(tài)的額外信息。例如，你可以這樣表示在一個游戲中操作自動販賣機(jī)時可能會出現(xiàn)的錯誤狀態(tài)：

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

拋出一個錯誤可以讓你表明有意外情況發(fā)生，導(dǎo)致正常的執(zhí)行流程無法繼續(xù)執(zhí)行。拋出錯誤使用 throw 關(guān)鍵字。例如，下面的代碼拋出一個錯誤，提示販賣機(jī)還需要 5 個硬幣：

throw VendingMachineError.insufficientFunds(coinsNeeded: 5)

處理錯誤

某個錯誤被拋出時，附近的某部分代碼必須負(fù)責(zé)處理這個錯誤，例如糾正這個問題、嘗試另外一種方式、或是向用戶報告錯誤。

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

當(dāng)一個函數(shù)拋出一個錯誤時，你的程序流程會發(fā)生改變，所以重要的是你能迅速識別代碼中會拋出錯誤的地方。為了標(biāo)識出這些地方，在調(diào)用一個能拋出錯誤的函數(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 中的錯誤處理和其他語言中用 try，catch 和 throw 進(jìn)行異常處理很像。和其他語言中（包括 Objective-C ）的異常處理不同的是，Swift 中的錯誤處理并不涉及解除調(diào)用棧，這是一個計算代價高昂的過程。就此而言，throw 語句的性能特性是可以和 return 語句相媲美的。

用 throwing 函數(shù)傳遞錯誤

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

func canThrowErrors() throws -> String
func cannotThrowErrors() -> String

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

注意

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

下面的例子中，VendingMachine 類有一個 vend(itemNamed:) 方法，如果請求的物品不存在、缺貨或者投入金額小于物品價格，該方法就會拋出一個相應(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 dispenseSnack(snack: String) {
        print("Dispensing \(snack)")
    }

    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:) 方法的實現(xiàn)中使用了 guard 語句來提前退出方法，確保在購買某個物品所需的條件中，有任一條件不滿足時，能提前退出方法并拋出相應(yīng)的錯誤。由于 throw 語句會立即退出方法，所以物品只有在所有條件都滿足時才會被售出。

因為 vend(itemNamed:) 方法會傳遞出它拋出的任何錯誤，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誤——使用 do-catch 語句，try? 或 try!；要么繼續(xù)將這些錯誤傳遞下去。例如下面例子中，buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:) 同樣是一個 throwing 函數(shù)，任何由 vend(itemNamed:) 方法拋出的錯誤會一直被傳遞到 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)會查找某人最喜歡的零食，并通過調(diào)用 vend(itemNamed:) 方法來嘗試為他們購買。因為 vend(itemNamed:) 方法能拋出錯誤，所以在調(diào)用的它時候在它前面加了 try 關(guān)鍵字。

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

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

用 Do-Catch 處理錯誤

你可以使用一個 do-catch 語句運(yùn)行一段閉包代碼來處理錯誤。如果在 do 子句中的代碼拋出了一個錯誤，這個錯誤會與 catch 子句做匹配，從而決定哪條子句能處理它。

下面是 do-catch 語句的一般形式：

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

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

catch 子句不必將 do 子句中的代碼所拋出的每一個可能的錯誤都作處理。如果所有 catch 子句都未處理錯誤，錯誤就會傳遞到周圍的作用域。然而，錯誤還是必須要被某個周圍的作用域處理的——要么是一個外圍的 do-catch 錯誤處理語句，要么是一個 throwing 函數(shù)的內(nèi)部。舉例來說，下面的代碼處理了 VendingMachineError 枚舉類型的全部枚舉值，但是所有其它的錯誤就必須由它周圍的作用域處理：

var vendingMachine = VendingMachine()
vendingMachine.coinsDeposited = 8
do {
    try buyFavoriteSnack(person: "Alice", vendingMachine: vendingMachine)
} 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.")
}
// 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 try 表達(dá)式中調(diào)用，因為它能拋出錯誤。如果錯誤被拋出，相應(yīng)的執(zhí)行會馬上轉(zhuǎn)移到 catch 子句中，并判斷這個錯誤是否要被繼續(xù)傳遞下去。如果沒有錯誤拋出，do 子句中余下的語句就會被執(zhí)行。

將錯誤轉(zhuǎn)換成可選值

可以使用 try? 通過將錯誤轉(zhuǎn)換成一個可選值來處理錯誤。如果在評估 try? 表達(dá)式時一個錯誤被拋出，那么表達(dá)式的值就是 nil。例如，在下面的代碼中，x 和 y 有著相同的數(shù)值和等價的含義：

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

let x = try? someThrowingFunction()

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

如果 someThrowingFunction() 拋出一個錯誤，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，無論 someThrowingFunction() 的返回值類型是什么類型，x 和 y 都是這個類型的可選類型。例子中此函數(shù)返回一個整型，所以 x 和 y 是可選整型。

如果你想對所有的錯誤都采用同樣的方式來處理，用 try? 就可以讓你寫出簡潔的錯誤處理代碼。例如，下面的代碼用幾種方式來獲取數(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
}

禁用錯誤傳遞

有時你知道某個 throwing 函數(shù)實際上在運(yùn)行時是不會拋出錯誤的，在這種情況下，你可以在表達(dá)式前面寫 try! 來禁用錯誤傳遞，這會把調(diào)用包裝在一個不會有錯誤拋出的運(yùn)行時斷言中。如果真的拋出了錯誤，你會得到一個運(yùn)行時錯誤。

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，如果圖片無法載入則拋出一個錯誤。在這種情況下，因為圖片是和應(yīng)用綁定的，運(yùn)行時不會有錯誤拋出，所以適合禁用錯誤傳遞。

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

指定清理操作

你可以使用 defer 語句在即將離開當(dāng)前代碼塊時執(zhí)行一系列語句。該語句讓你能執(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——無論是由于拋出錯誤而離開，或是由于諸如 return、break 的語句。例如，你可以用 defer 語句來確保文件描述符得以關(guān)閉，以及手動分配的內(nèi)存得以釋放。

defer 語句將代碼的執(zhí)行延遲到當(dāng)前的作用域退出之前。該語句由 defer 關(guān)鍵字和要被延遲執(zhí)行的語句組成。延遲執(zhí)行的語句不能包含任何控制轉(zhuǎn)移語句，例如 break、return 語句，或是拋出一個錯誤。延遲執(zhí)行的操作會按照它們聲明的順序從后往前執(zhí)行——也就是說，第一條 defer 語句中的代碼最后才執(zhí)行，第二條 defer 語句中的代碼倒數(shù)第二個執(zhí)行，以此類推。最后一條語句會第一個執(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 語句來確保 open(_:) 函數(shù)有一個相應(yīng)的對 close(_:) 函數(shù)的調(diào)用。

注意

即使沒有涉及到錯誤處理的代碼，你也可以使用 defer 語句。