17、【Swift】错误处理

• Swift 在运行时提供了抛出、捕获、传递和操作可恢复错误（recoverable errors）的一等支持（first-class support）
• 区分这些不同的失败情况可以让程序处理并解决某些错误，然后把它解决不了的错误报告给用户

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。更多详情参见 用 Swift 解决 Cocoa 错误。

表示与抛出错误

• 在 Swift 中，错误用遵循 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。

• 枚举类型适合构建一组相关的错误状态，关联值还可以提供错误状态的额外信息。
• 游戏中操作自动贩卖机

enum VendingMachineError: Error {
    case invalidSelection                     //选择无效
    case insufficientFunds(coinsNeeded: Int) //金额不足
    case outOfStock                             //缺货
}

• 抛出一个错误，提示贩卖机还需要 5 个硬币：

throw VendingMachineError.insufficientFunds(coinsNeeded: 5)

处理错误

• 部分代码必须负责处理错误，如纠正这个问题、尝试另一种方式、或向用户报告错误。

• Swift 4 种处理错误的方式

  • 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
  • 断言此错误根本不会发生

• 定位错误抛出的位置

  • 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

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

• 方法、函数抛出错误能力：
  • 在函数声明的参数之后加上 throws 关键字
  • 函数指明返回值类型，throws 需写在返回箭头（->）前面

func canThrowErrors() throws -> String

func cannotThrowErrors() -> String

• 标有 throws 关键字的函数被称作 throwing 函数
• 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

只有 throwing 函数可以传递错误。

在非 throwing 函数内部抛出的错误，只能在函数内部处理。

• 如果请求的物品不存在、缺货或者投入金额小于物品价格，该方法就会抛出一个相应的 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)")
    }
}

• 使用了 guard 语句来确保在购买某个物品所需的条件中有任一条件不满足时，提前退出方法并抛出相应的错误

用 Do-Catch 处理错误

• 捕捉： do-catch 语句
• 匹配：catch 语句

do {
    try expression
    statements
} catch pattern 1 {
    statements
} catch pattern 2 where condition {
    statements
} catch pattern 3, pattern 4 where condition {
    statements
} catch {
    statements
}

• catch 不指定模式 = 匹配任何错误 + 赋值 error 局部常量

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.”

• 不匹配的错误
  • 不抛出错误的函数：
    • 内部必须用 do-catch 语句处理错误
  • 能抛出错误的函数：
    • 可内部用 do-catch 语句处理
    • 可让上一层的调用方处理
    • 传递到顶层作用域，没被处理，运行时错误

• 错误会在调用函数的地方被捕获：

func nourish(with item: String) throws {
    do {
        try vendingMachine.vend(itemNamed: item)
    } catch is VendingMachineError {
        print("Couldn't buy that from the vending machine.")
    }
}

do {
    try nourish(with: "Beet-Flavored Chips")
} catch {
    print("Unexpected non-vending-machine-related error: \(error)")
}
// 打印“Couldn't buy that from the vending machine.”

• 另一种写法：捕获多个相关错误的方式
• 放在 catch 后，通过逗号分隔

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

• 三个错误中任意一个抛出，这个 catch 代码块就会打印信息。其他错误会传递到外面的作用域

将错误转换成可选值

• 使用 try? 通过将错误 error 转换成一个可选值
  • 抛出错误：返回 nil
  • 正常执行：返回值的 可选类型
• 在下面的代码中，x 和 y 是等价的：

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

let x = try? someThrowingFunction()

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

• 用 try?可让代码变简洁
• 用几种方式来获取数据，如果所有方式都失败了则返回 nil。

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

• 本质： try？的强制解包

• 已知某个 throwing 函数运行时不会抛出错误

• 前提：保证无错误抛出，否则运行时报错

• 在表达式前面写 try!

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

指定清理操作

• 使用 defer 延迟操作语句

• 代码块结束前执行必须要的清理工作

  • 不限制结束代码块方式：如抛出错误、 return、break 等语句

• defer 语句不能包含控制转移语句

• 如 break、return 语句，或是抛出一个错误

• 多个 defer 语句执行顺序（先进后出）

  • 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。

• 保证文件描述符都关闭并且手动指定的内存到被释放

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。
    }
}

• 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

没有涉及到错误处理的代码，也可以使用 defer 语句。