18_错误处理

错误处理（Error handling）是响应错误以及从错误中恢复的过程。Swift 提供了在运行时对可恢复错误的抛出、捕获、传递和操作的一等公民支持。

注意
Swift 中的错误处理涉及到错误处理模式，这会用到 Cocoa 和 Objective-C 中的NSError。关于这个类的更多信息请参见 Using Swift with Cocoa and Objective-C (Swift 4.1) 中的错误处理。

表示并抛出错误

在 Swift 中，错误用符合Error协议的类型的值来表示。这个空协议表明该类型可以用于错误处理。

抛出错误使用throw关键字,表明有意外情况发生,正常的执行流程无法继续执行。

Swift 的枚举类型尤为适合构建一组相关的错误状态，枚举的关联值还可以提供错误状态的额外信息。

//操作自动贩卖机时可能会出现的错误状态：
enum VendingMachineError: Error {
    case invalidSelection                    //选择无效
    case insufficientFunds(coinsNeeded: Int) //金额不足
    case outOfStock                          //缺货
}

//提示贩卖机还需要`5`个硬币：
throw VendingMachineError. insufficientFunds(coinsNeeded: 5)

处理错误

某个错误被抛出时，附近的某部分代码必须负责处理这个错误，例如纠正这个问题、尝试另外一种方式、或是向用户报告错误。

Swift 中有4种处理错误的方式。你可以把函数抛出的错误传递给调用此函数的代码、用do-catch语句处理错误、将错误作为可选类型处理、或者断言此错误根本不会发生。每种方式在下面的小节中都有描述。

当一个函数抛出一个错误时，你的程序流程会发生改变，所以重要的是你能迅速识别代码中会抛出错误的地方。为了标识出这些地方，在调用一个能抛出错误的函数、方法或者构造器之前，加上try关键字，或者try?或try!这种变体。这些关键字在下面的小节中有具体讲解。

注意
Swift 中的错误处理和其他语言中用try，catch和throw进行异常处理很像。和其他语言中（包括 Objective-C ）的异常处理不同的是，Swift 中的错误处理并不涉及解除调用栈，这是一个计算代价高昂的过程。就此而言，throw语句的性能特性是可以和return语句相媲美的。

用 throwing 函数传递错误

为了表示一个函数、方法或构造器可以抛出错误，在函数声明的参数列表之后加上throws关键字。一个标有throws关键字的函数被称作throwing 函数。如果这个函数指明了返回值类型，throws关键词需要写在箭头（->）的前面。

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

一个 throwing 函数可以在其内部抛出错误，并将错误传递到函数被调用时的作用域。

注意
只有 throwing 函数可以传递错误。任何在某个非 throwing 函数内部抛出的错误只能在函数内部处理。

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)")
    }
}

因为vend(itemNamed:)方法会传递出它抛出的任何错误，在你的代码中调用此方法的地方，必须要么直接处理这些错误——使用do-catch语句，try?或try!；要么继续将这些错误传递下去。

let favoriteSnacks = [
    "Alice": "Chips",
    "Bob": "Licorice",
    "Eve": "Pretzels",
]
//这也是 throws 方法，错误继续传递到 调用 buyFavoriteSnack 的地方
func buyFavoriteSnack(person: String, vendingMachine: VendingMachine) throws {
    let snackName = favoriteSnacks[person] ?? "Candy Bar"
    try vendingMachine.vend(itemNamed: snackName)
}

上例中，buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:)函数会查找某人最喜欢的零食，并通过调用vend(itemNamed:)方法来尝试为他们购买。因为vend(itemNamed:)方法能抛出错误，所以在调用的它时候在它前面加了try关键字。

throwing构造器能像throwing函数一样传递错误。例如下面代码中的PurchasedSnack构造器在构造过程中调用了throwing函数，并且通过传递到它的调用者来处理这些错误。

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

用 Do-Catch 处理错误

可以使用一个do-catch语句运行一段闭包代码来处理错误。如果在do子句中的代码抛出了一个错误，这个错误会与catch子句做匹配，从而决定哪条子句能处理它。

下面是do-catch语句的一般形式：

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

在catch后面写一个匹配模式来表明这个子句能处理什么样的错误。如果一条catch子句没有指定匹配模式，那么这条子句可以匹配任何错误，并且把错误绑定到一个名字为error的局部常量。关于模式匹配的更多信息请参考 ”模式“。

catch子句不必将do子句中的代码所抛出的每一个可能的错误都作处理。如果所有catch子句都未处理错误，错误就会传递到周围的作用域。然而，错误还是必须要被某个周围的作用域处理的——要么是一个外围的do-catch错误处理语句，要么是一个 throwing 函数的内部。举例来说，下面的代码处理了VendingMachineError枚举类型的全部枚举值，但是所有其它的错误就必须由它周围的作用域处理：

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.”

将错误转换成可选值

可以使用try?通过将错误转换成一个可选值来处理错误。如果在评估try?表达式时一个错误被抛出，那么表达式的值就是nil。例如，在下面的代码中，x和y有着相同的数值和等价的含义：

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

let x = try? someThrowingFunction()

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

如果你想对所有的错误都采用同样的方式来处理，用try?就可以让你写出简洁的错误处理代码。

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

禁用错误传递

有时你知道某个throwing函数实际上在运行时是不会抛出错误的，在这种情况下，你可以在表达式前面写try!来禁用错误传递，这会把调用包装在一个不会有错误抛出的运行时断言中。如果真的抛出了错误，你会得到一个运行时错误。

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

指定清理操作

可以使用defer语句在即将离开当前代码块时执行一系列语句。该语句让你能执行一些必要的清理工作，不管是以何种方式离开当前代码块的——无论是由于抛出错误而离开，或是由于诸如return、break的语句。例如，你可以用defer语句来确保文件描述符得以关闭，以及手动分配的内存得以释放。

defer语句将代码的执行延迟到当前的作用域退出之前。该语句由defer关键字和要被延迟执行的语句组成。延迟执行的语句不能包含任何控制转移语句，例如break、return语句，或是抛出一个错误。延迟执行的操作会按照它们声明的顺序从后往前执行——也就是说，第一条defer语句中的代码最后才执行，第二条defer语句中的代码倒数第二个执行，以此类推。最后一条语句会第一个执行

func processFile(filename: String) throws {
    if exists(filename) {
        let file = open(filename)
        defer {
            close(file)
        }
        while let line = try file.readline() {
            // 处理文件。
        }
        // close(file) 会在这里被调用，即作用域的最后。
    }
}

上面的代码使用一条defer语句来确保open(_:)函数有一个相应的对close(_:)函数的调用。

注意
即使没有涉及到错误处理，你也可以使用defer语句。