学习笔记之Swift的错误处理

错误处理 （Error handling） 是响应错误以及从错误中恢复的过程。 Swift提供了一流的异常抛出、捕获和处理的能力。

当Swift运行时抛出异常后并没有被处理， 那么程序就会崩溃。

在Swift语言中使用 Error 表示异常。

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

苹果建议使用枚举作为异常类型（为什么不推荐用类或者结构体？答案是枚举数据类型本身就是分成若干种情况，很适合做逻辑分支判断条件）。

注：在Swift中所有的异常枚举类型必须遵守Error 协议。

Swift 中有4种处理错误的方式：

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。例如：

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。

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

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:) 方法的实现中使用了 guard 语句来提前退出方法，确保在购买某个物品所需的条件中，有任一条件不满足时，能提前退出方法并抛出相应的错误。由于 throw 语句会立即退出方法，所以物品只有在所有条件都满足时才会被售出。

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-try-catch 语句， try? 或 try! ；要么继续将这些错误传递下去。例如:

buyFavoriteSnack(_:vendingMachine:) 同样是一个 throwing 函数，任何由 vend(itemNamed:) 方法抛出的错误会一直被传递到 buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:) 函数被调用的地方。

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。

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("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:) 函数在一个 try 表达式中调用，因为它能抛出错误。如果错误被抛出，相应的执行会马上转移到 catch 子句中，并判断这个错误是否要被继续传递下去。如果没有错误抛出， do 子句中余下的语句就会被执行。

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 someThrowingFunction() 抛出一个错误， x 和 y 的值是 nil 。否则 x 和 y 的值就是该函数的返回值。注意，无论 someThrowingFunction() 的返回值类型是什么类型， x 和 y 都是这个类型的可选类型。例子中此函数返回一个整型，所以 x 和 y 是可选整型。

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。例如，下面的代码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 try!

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。

例如，下面的代码使用了 loadImage(atPath:) 函数，该函数从给定的路径加载图片资源，如果图片无法载入则抛出一个错误。在这种情况下，因为图片是和应用绑定的，运行时不会有错误抛出，所以适合禁用错误传递：

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

指定清理操作 defer

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，还是由于诸如 return 或者 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 或是 return 语句，或是抛出一个错误。延迟执行的操作会按照它们被指定时的顺序的相反顺序执行——也就是说，第一条 defer 语句中的代码会在第二条 defer 语句中的代码被执行之后才执行，以此类推。

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。