Swift系列十八 – 错误处理

在很多编程语言中都有异常（Exception）处理，Swift官方使用的是错误（Error）来描述的。但两者定义本质是一样的。

一、定义错误

开发过程中常见的错误：

• 语法错误（编译报错）
• 逻辑错误
• 运行时错误（可能会导致闪退，一般也叫做异常）
• ……

示例代码一：

func divide(_ num1: Int, _ num2: Int) -> Int {
    num1 / num2
}
print(divide(20, 10))
// 输出：2
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上面示例代码正常运行，但是如果把num2传值为0，系统就会报错（除数不能为0）：

这种情况有两种解决办法：

1. 返回类型修改为可选类型，如果被除数num2为0，就返回nil。

func divide(_ num1: Int, _ num2: Int) -> Int? {
    if num2 == 0 {
        return nil
    }
    return num1 / num2
}
print(divide(20, 0))
// 输出：nil
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2. 自定义错误信息，当传入num2的值为0时报错（相比1，这样可以详细地告知开发者哪里出了错误）。

自定义错误信息步骤：

• Swift中可以通过Error协议自定义运行时的错误信息（Error是协议，也就是说枚举、结构体、类都可以定义错误信息）。

• 函数内部通过throw抛出自定义自定义Error，可能会抛出Error的函数必须加上throws声明

• 需要使用try调用可能会抛出Error的函数

示例代码二：

上面代码抛出的异常提示信息时我们自定义的，但是依然报错了，是因为我们只是让编译器能够抛出异常，我们并没有处理异常，程序运行过程中依旧会崩溃。要想程序正常运行，就需要捕获并处理异常。

二、处理Error

处理Error有两种方式：

• 通过do-catch捕捉Error
• 不捕捉Error，在当前函数增加throws声明，Error将自动抛给上层函数

2.1. do-catch

示例代码：

func test() {
    print("1")
    do {
        print("2")
        print(try divide(20, 0))
        print("3")
    } catch let SomeError.illegalArg(msg) {
        print("参数异常：", msg);
    } catch let SomeError.outOfBounds(size, index) {
        print("下标越界：", "size=\(size)", "index=\(index)")
    } catch SomeError.outOfMemory {
        print("内存溢出");
    } catch {
        print("其他错误")
    }
    print("4")
}
test()
/*
 输出：
 1
 2
 参数异常： 0不能作为除数
 4
 */
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把可能抛出异常的代码放到do函数体内，后面的catch类似于switch的case。

如果抛出异常后，调用try异常函数的作用域内后面的代码都不会执行。直接进入catch的匹配流程。

注意：catch如果没有自定义变量捕获error，那么默认会有一个error变量，在函数体内可以直接使用。

2.2. throws

如果最顶层函数（main函数）依然没有捕捉Error，那么程序将终止。

示例代码一（程序崩溃）：

func test() throws {
    print("1")
    print(try divide(200, 0))
    print("2")
}
try test()
/*
 输出：
 1
 Fatal error: Error raised at top level: SwiftTestDemo.SomeError.illegalArg("0不能作为除数")
 */
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示例代码二（程序正常）：

func test() throws {
    print("1")
    do {
        print("2")
        print(try divide(200, 0))
        print("3")
    } catch let error as SomeError {
        print(error)
    }
    print("4")
}
try test()
/*
 输出：
 1
 2
 illegalArg("0不能作为除数")
 4
 */
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示例代码三（catch不够详细）：

catch一定要能够处理所有情况，所以系统报错提示。

如下正常：

func test() {
    do {
        print(try divide(200, 0))
    } catch is SomeError {
        print("This is error")
    } catch {
        print("Other")
    }
}
test()
// 输出：This is error
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2.3. try?、try!

可以使用try?、try!调用可能会抛出Error的函数，这样就不用去处理Error。

示例代码一：

func test() {
    var result1 = try? divide(200, 10) // Optional(20), 返回类型是Int?
    var result2 = try? divide(200, 0) // nil
    var result3 = try! divide(200, 10) // 2, 返回值类型是Int
}
test()
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try?返回可选类型，try!会隐式解包。

示例代码二：
下面代码a和b是等价的：

var a = try? divide(200, 0)
var b: Int?
do {
  b = try divide(200, 0)
} catch {
  b = nil // 可以忽略不写
}
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2.4. rethrows

rethrows声明：函数本身不会抛出错误，但调用闭包参数抛出错误，那么它会将错误向上抛。

示例代码：

func exec(_ fn:(Int, Int) throws -> Int, _ num1: Int, _ num2: Int) rethrows {
    print(try fn(num1, num2))
}
try exec(divide, 20, 0)
// 输出：Fatal error: Error raised at top level: SwiftTestDemo.SomeError.illegalArg("0不能作为除数"):
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throws表示函数内部可能会抛出异常，rethrows表示函数参数可能会抛出异常。

空合并运算符??的源码用到了rethrows：

public func ?? <T>(optional: T?, defaultValue: @autoclosure () throws -> T) rethrows -> T
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区别：rethrows换成throws也是可以的，rethrows的描述更加精确而已，开发者看到该标记会立即想到是函数参数（函数/闭包表达式）调用可能会抛出异常。

2.5. defer

defer语句：用来定义以任何形式（抛错误、return等）离开代码块前必须要执行的代码。

特点： defer语句将延迟至当前作用域结束之前执行。

通过文件管理案例看下如何使用：

// 打开文件（文件名）
func open(_ filename: String) -> (Int, Data) {
    return (0, Data(count: 1024))
}

// 关闭文件（文件id）
func close(_ fileId: Int) {
    print("close")
}

// 处理文件
func processFile(_ filename: String) throws {
    let (fileId, file) = open(filename)
    // 使用file
    // ...
    try divide(20, 0)
    
    close(fileId)
}
try processFile("test.txt")
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上面的示例正常情况下没有问题，如果抛出异常就无法执行close，代码有可能会OOM，这时候就需要在抛出异常前执行close。总之在退出processFile函数之前必须执行close。

使用defer:

func processFile(_ filename: String) throws {
    let (fileId, file) = open(filename)
    defer {
        close(fileId)
    }
    // 使用file
    // ...
    try divide(20, 0)
}
/*
 输出：
 open
 close
 */
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注意：所有代码一定不要写到异常代码之后，否则抛出异常后不会执行。

defer语句的执行顺序与定义顺序相反：

func fn1() { print("fn1") }
func fn2() { print("fn2") }
func test() {
    defer { fn1() }
    defer { fn2() }
}
test()
/*
 输出：
 fn2
 fn1
 */
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三、assert（断言）

很多编程语言都有断言机制：不符合指定条件就抛出运行时错误，常用于调试（Debug）阶段的条件判断。

默认情况下，Swift的断言只会在Debug模式下生效，Release模式下会忽略。

示例代码：

func divide(_ num1: Int, _ num2: Int) -> Int {
    assert(num2 != 0, "0不能作为除数")
    return num1 / num2
}
print(divide(20, 0))
// Assertion failed: 0不能作为除数: file SwiftTestDemo/main.swift, line 13
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增加Swift Flags修改断言的默认行为：

• -assert-config Release：强制关闭断言
• -assert-config Debug：强制开启断言

四、fatalError（致命错误）

如果遇到严重问题，希望结束程序运行时，可以直接使用fatalError函数抛出错误（这是无法通过do-catch捕捉的错误）。

使用了fatalError函数，就不需要再写return。

func test(_ num: Int) -> Int {
    if num >= 0 {
        return 1
    }
    fatalError("num不能小于0")
}
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在某些不得不实现、但不希望别人调用的方法，可以考虑内部使用fatalError函数。

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