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错误处理

错误处理是响应程序中的错误条件并从中恢复的过程。Swift为在运行时抛出，捕获，传播和操纵可恢复的错误提供了一系列的支持。

某些操作无法保证始终完成执行或生成有用的输出。Optionals用于表示缺少值，但是当操作失败时，了解导致失败的原因通常很有用，这样代码就可以做出相应的响应。

例如，考虑从磁盘上的文件读取和处理数据的任务。此任务可能有多种失败方式，包括指定路径中不存在的文件，没有读取权限的文件或未以兼容格式编码的文件。区分这些不同的情况允许程序解决一些错误并向用户传达它无法解决的错误。

注意： Swift中的错误处理与使用Cocoa和Objective-C中的NSError类的错误处理模式互操作。有关此类的更多信息，请参阅处理Swift中的Cocoa错误。

代表和抛出错误

在Swift中，错误由符合Error协议的类型的值表示。此空协议表示的类型可用于错误处理。

Swift枚举特别适合于对一组相关错误条件进行建模，其中相关值允许有关要传达的错误性质的附加信息。例如，以下是如何表示在游戏中自动售货机操作错误的条件：

enum VendingMachineError: Error {
    case invalidSelection
    case insufficientFunds(coinsNeeded: Int)
    case outOfStock
}

抛出错误可以指示发生了意外情况，并且正常的执行流程无法继续。使用throw语句来抛出错误。例如，以下代码抛出一个错误，表示自动售货机需要五个额外的硬币：

throw VendingMachineError.insufficientFunds(coinsNeeded: 5)

处理错误

当抛出错误时，一些周围的代码必须负责处理错误 - 例如，通过纠正问题，尝试替代方法或通知用户失败。

有四种方法可以处理Swift中的错误。可以将错误从函数传播到调用该函数的代码，使用do- catch语句处理错误，将错误作为可选值处理，或断言错误不会发生。每种方法都在下面的部分中描述。

当函数抛出错误时，它会改变程序的流程，因此可以快速识别代码中可能引发错误的位置，这一点很重要。要在代码中标识这些位置，请在调用可能引发错误的函数，方法或初始化程序的代码之前编写try关键字 - 或者try?或try!变体。这些关键字在以下部分中描述。

注意： Swift的错误处理类似在其他语言中的异常处理，使用了try，catch和throw关键字。与许多语言中的异常处理不同 - 包括Objective-C-error处理，Swift不涉及展开调用堆栈，这个过程在计算上非常昂贵。因此，throw声明的性能特征相当与声明返回。

使用Throwing函数传播错误

要指示函数，方法或初始值设定项可以抛出错误，请在函数声明的参数后面写入关键字throws。标有throws的函数称为Throwing函数。如果函数指定了返回类型，则在返回箭头（->）之前编写关键字throws。

func canThrowErrors() throws -> String

func cannotThrowErrors() -> String

Throwing函数将抛出其中的错误传播到调用它的范围。

注意： 只有Throwing函数才能传播错误。必须在非throwing函数内部处理抛出的任何错误。

在下面的示例中，VendingMachine类具有一个vend(itemNamed:)方法，VendingMachineError如果售卖的物品不存在，缺货或花费超过当前输入的金额，则抛出适当的方法：

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(itemName 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 -= item.price
        
        var newItem = item
        newItem.count -= 1
        inventory[name] = newItem
        
        print("Dispensing \(name)")
    }
}

该vend(itemNamed:)方法的实现使用guard语句提前退出方法，并且如果不满足购买零食的任何要求则抛出适当的错误。由于throw语句会立即转移程序控制，因此只有满足所有这些要求才会销售商品。

因为该vend(itemNamed:)方法传播它抛出的任何错误，所以调用此方法的任何代码都必须使用do- catch、try?或者try!语句处理错误- 或继续传播它们。例如，下面的示例中buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:)也是一个Throwing函数，并且该vend(itemNamed:)方法抛出的任何错误都将传播到buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:)调用函数的位置。

let favoriteSnacks = [
    "Alice": "Chips",
    "Bob": "Licorice",
    "Eve": "Pretzels",
]
func buyFavoriteSnack(person: String, vendingMachine: VendingMachine) throws {
    let snackName = favoriteSnacks[person] ?? "Candy Bar"
    try vendingMachine.vend(itemName: snackName)
}

在此示例中，buyFavoriteSnack(person: vendingMachine:)函数查找给定人员最喜欢的零食并尝试通过调用vend(itemNamed:)方法为他们购买。因为vend(itemNamed:)方法可以抛出错误，所以在调用它的前面使用关键字try。

Throwing初始化器可以像Throwing函数一样传播错误。例如，下面列表中PurchasedSnack结构的初始化程序将Throwing函数作为初始化过程的一部分调用，它通过将它们传播给调用者来处理它遇到的任何错误。

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

使用Do-Catch处理错误

使用do-catch语句通过运行代码块来处理错误。如果do子句中的代码抛出错误，则将其与catch子句进行匹配，以确定它们中的哪一个可以处理错误。

以下是do-catch声明的一般形式：

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

之后编写一个模式以指示哪个子句可以处理的错误。如果catch子句没有模式，则该子句匹配任何错误并将错误绑定到名为error的本地常量。有关模式匹配的更多信息，请参阅模式。

例如，以下代码匹配VendingMachineError枚举的所有三种情况。

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("Invalid Selection.")
} catch VendingMachineError.insufficientFunds(let coinsNeeded) {
    print("Insufficient funds. Please insert an additional \(coinsNeeded) coins.")
} catch {
    print("Unexpected error: \(error).")
}

在上面的示例中，buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:)函数在try表达式中调用，因为它可能会抛出错误。如果抛出错误，则执行立即转移到catch子句，该子句决定是否允许继续传播。如果没有匹配模式，则错误会被最后的 catch子句捕获并绑定到本地error常量。如果未引发错误，则执行do语句中的其余语句。

这些catch子句不必处理do子句中的代码可能抛出的每个可能的错误。如果没有catch子句处理错误，则错误将传播到周围的范围。但是，传播的错误必须由某些周围的范围处理。在非throwing函数中，封闭的do-catch子句必须处理错误。在Throwing函数中，无论是一个封闭do- catch子句或调用者必须处理错误。如果错误传播到顶级作用域而未进行处理，则会出现运行时错误。

例如，可以编写上面的示例，以便调用函数捕获任何VendingMachineError错误：

func nourish(with item: String) throws {
    do {
        try vendingMachine.vend(itemName: item)
    } catch is VendingMachineError {
        print("Invalid selection, out of stock, or not enough money.")
    }
}
do {
    try nourish(with: "Beet-Flavored Chips")
} catch {
    print("Unexpected non-vending-machine-related error: \(error)")
}

在nourish(with:)函数中，如果vend(itemNamed:)抛出的错误是VendingMachineError枚举的一种情况，则nourish(with:)通过打印消息来处理错误。否则，nourish(with:)将错误传播到其调用站点。然后由普通catch子句捕获该错误。

将错误转换为可选值

try?可以通过将错误转换为可选值来处理错误。如果在计算try?表达式时抛出错误，则表达式的值为nil。例如，在下面的代码x和y具有相同的价值和行为：

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

let x = try? someThrowingFunction()

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

如果someThrowingFunction()抛出错误，则x和y的值为nil。否则，x和y的值是函数返回的值。请注意，x和y是someThrowingFunction()函数返回的可选类型。这里函数返回一个整数，因此x和y是可选的整数。

使用try?允许在想要以相同方式处理所有错误时编写简洁的错误处理代码。例如，以下代码使用多种方法来获取数据，如果所有方法都失败则返回nil。

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

禁用错误传播

有时知道Throwing函数或方法实际上不会在运行时抛出错误。在这些情况下，可以在表达式之前编写try!以禁用错误传播，并在运行时断言中包装调用，以便不会引发错误。如果实际抛出了错误，将收到运行时错误。

例如，以下代码使用一个loadImage(atPath:)函数，该函数在给定路径上加载图像资源，如果无法加载图像则抛出错误。在这种情况下，由于图像随应用程序一起提供，因此运行时不会抛出任何错误，因此禁用错误传播是合适的。

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

指定清理操作

在代码执行离开当前代码块之前，使用defer语句来执行一组语句。此语句允许执行任何必须执行的清理，无论执行如何离开当前代码块 -是否因为抛出错误或由于诸如return或break之类的语句而离开。例如，可以使用defer语句来确保关闭文件描述符并释放手动分配的内存。

defer语句推迟执行直到当前范围退出。该语句由defer关键字和稍后要执行的语句组成。defer语句可能不包含任何将控制转移出语句的代码，例如break或return语句，或者抛出错误。延迟操作的执行顺序与它们在源代码中编写的顺序相反。也就是说，第一个defer语句中的代码最后执行，第二个defer语句中的代码执行倒数第二个，依此类推。defer源代码顺序中的最后一个语句首先执行。

func processFile(filename: String) throws {
    if exists(filename) {
        let file = open(filename)
        defer {
            close(file)
        }
        while let line = try file.readline() {
            // 用文件工作.
        }
        // 在这里调用close(file)，在最后的空间.
    }
}

上面的示例使用一个defer语句来确保该open(:)函数具有相应的close(:)调用。

注意： 即使没有涉及错误处理代码，也可以使用defer语句。