swift语言2.0中的错误处理

2016-7-21 15:05:32 0人评论 421次浏览 分类:技术文章

苹果公司在今年的全球开发者大会(Worldwide Developers Conference, WWDC)上宣布推出Swift2.0,该语言的首席架构师Chris Lattner表示,Swift 2.0主要在语言基本语法、安全性和格式美观度这三方面进行了改进。除了这些新的功能特性,还有对语法的优化、修饰及美化,最后是Swift 1.x中最具影响力的错误处理机制。



这是因为你根本无法回避它。如果打算使用Swift 2.0的话,必须接受错误处理这样的机制,并且错误处理机制将改变Cocoa和Cocoa Touch框架中使用NSError与方法交互的方式。

历史一瞬:不起眼的开端

我们都知道,Swift语言作为Objective-C当前替代语言被推出,是OS X和iOS应用程序开发的“通用语”。在最初的版本中,Objective-C没有原生的异常处理机制。后来通过添加NSException类,还有 NS_DURING, NS_HANDLER和 NS_ENDHANDLER宏才有了异常处理。这种方案现在被称为“经典的异常处理”,还有这些宏都是基于setjmp()和longjmp()这两个C语言函数的。

异常捕获(exception-catching)看起来如下所示,在NS_DURING和NS_HANDLER宏之间抛出的任何异常都将会导致在NS_HANDLER和NS_ENDHANDLER宏之间执行相应的代码。

  1. NS_DURING  
  2.     // Call a dangerous method or function that raises an exception:  
  3.     [obj someRiskyMethod];  
  4. NS_HANDLER  
  5.     NSLog(@"Oh no!");  
  6.     [anotherObj makeItRight];  
  7. NS_ENDHANDLER  

下面是立刻能触发抛出异常的方法(现在仍然可用):

  1. - (void)someRiskyMethod  
  2. {  
  3.     [NSException raise:@"Kablam"  
  4.                 format:@"This method is not implemented yet. Do not call!"];  
  5. }  

可以想象,这种手工处理异常的方式戏弄的是早期Cocoa框架程序开发人员。但是这些程序员还不至于到这份儿上,因为他们很少使用这种方式。无论在Cocoa还是Cocoa Touch框架下,异常通常都被归为灾难性的,不可恢复的错误,比如程序员造成的错误。上面的-someRiskyMethod就是很好的例子,由于实现部分没有准备好而引发了异常。在Cocoa和Cocoa Touch框架中,可恢复的错误由稍后讨论的NSError类来处理。

原生的异常处理

我想由于Objective-C中的经典异常处理机制对应的手工处理方式让人感觉闹心,于是苹果公司在Mac OS X 10.3(2003年10月)中发布了原生的异常处理机制,彼时还没有iOS系统。这本质上是将C++的异常处理嫁接到了Objective-C。异常处理的结构目前看起来是这样的:

  1. @try {  
  2.     [obj someRiskyMethod];  
  3. }  
  4. @catch (SomeClass *exception) {  
  5.     // Handle the error.  
  6.     // Can use the exception object to gather information.  
  7. }  
  8. @catch (SomeOtherClass *exception) {  
  9.     // ...  
  10. }  
  11. @catch (id allTheRest) {  
  12.     // ...  
  13. }  
  14. @finally {  
  15.     // Code that is executed whether an exception is thrown or not.  
  16.     // Use for cleanup.  
  17. }  

原生的异常处理使你有机会为每个异常类型指定不同@catch部分。无论@try结果如何,@finally都要执行其对应的代码。

尽管原生的异常处理如所预期的那样抛出一个NSException异常,但是最明确的方法还是“@throw <expression>;”语句。通常你抛出的是NSException实例,但说不定什么对象会被抛出。

NSError

尽管Objective-C原生与经典的异常处理有许多优点,但Cocoa和Cocoa Touch框架应用程序开发人员仍然很少使用异常,而是限制程序出现程序员所导致的不可恢复的错误。使用NSError类处理可恢复的错误,这种方法早于使用异常处理。Swift 1.x也继承了NSError的样式。

在Swift 1.x中,Cocoa和Cocoa Touch的方法和函数可能不会返回一个布尔类型的false或者nil来表示一个失败(failure)的对象。另外,NSErrorPointer对象会被当作一个参数返回特定的失败信息。下面是个典型的例子:

  1. // A local variable to store an error object if one comes back:  
  2. var error: NSError?  
  3. // success is a Bool:  
  4. let success = someString.writeToURL(someURL,  
  5.                                     atomically: true,  
  6.                                     encoding: NSUTF8StringEncoding,  
  7.                                     error: &error)  
  8. if !success {  
  9.     // Log information about the error:  
  10.     println("Error writing to URL: \(error!)")  
  11. }  

程序员所导致的错误可以用Swift标准库(Swift Standard Library)函数fatalError("Error message”)来标记,将其在控制台记录为错误消息并无条件中止执行。还可以使用assert(), assertionFailure(), precondition()和preconditionFailure()这些函数。

Swift第一次发布时,一些非苹果平台开发人员已经准备好了火把和干草叉。他们声称Swift不能算是“真正的语言”,因为它缺乏异常处理。但是,Cocoa和Cocoa Touch社区对此不予理睬,我们知道NSError和NSException那个时候就存在了。就我个人而言,我相信苹果公司仍然在思考实现错误和异常处理的正确方式。我还认为直到问题解决了,苹果公司才会公开Swift源码。这一切问题在Swift 2.0中全被扫清了。

Swift 2.0中的错误处理

在Swift 2.0中,如果想要抛出错误,那么抛出的对象必须符合ErrorType协议。可能正如你所愿,NSError就符合该协议。枚举在这里用来给错误进行分类。

  1. enum AwfulError: ErrorType {  
  2.     case Bad  
  3.     case Worse  
  4.     case Terrible  
  5. }  

然后如果一个可能抛出一个或多个错误的函数或方法会被抛出关键字标记:

  1. func doDangerousStuff() throws -> SomeObject {  
  2.     // If something bad happens throw the error:  
  3.     throw AwfulError.Bad  
  4.   
  5.     // If something worse happens, throw another error:   
  6.     throw AwfulError.Worse  
  7.   
  8.     // If something terrible happens, you know what to do:   
  9.     throw AwfulError.Terrible  
  10.   
  11.     // If you made it here, you can return:  
  12.     return SomeObject()  
  13. }  

为了捕获错误,新型的do-catch语句出现了:

  1. do {  
  2.     let theResult = try obj.doDangerousStuff()  
  3. }  
  4. catch AwfulError.Bad {  
  5.     // Deal with badness.  
  6. }  
  7. catch AwfulError.Worse {  
  8.     // Deal with worseness.  
  9. }  
  10. catch AwfulError.Terrible {  
  11.     // Deal with terribleness.  
  12. }  
  13. catch ErrorType {  
  14.     // Unexpected error!  
  15. }  

这个do-catch语句和switch语句有一些相似之处,被捕获的错误详尽无遗,因此你可以使用这种样式来捕获抛出的错误。还要注意关键字try的使用。它是为了明确地标示抛出的代码行,因此当阅读代码的时候,你能够立刻找到错误在哪里。

关键字try的的变体是“try!”。这个关键字大概也适用于那些程序员导致的错误。如果使用“try!”标记一个被调用的抛出对象中的方法,你等于告诉编译器这个错误永远不会发生,并且你也不需要捕获它。如果该语句本身产生了错误(error),应用程序会停止执行,那么你就要开始调试了。

  1. let theResult = try! obj.doDangerousStuff()  

与Cocoa和Cocoa Touch框架间的交互

现在的问题是,你如何在Swift 2.0中处理爷爷级的NSError API呢?苹果公司已经Swift 2.0中为统一代码行为作了大量工作,并且已经为未来写入Swift的框架准备方法。Cocoa和Cocoa Touch中可以产生NSError实例的方法和函数有苹果公司的签名( signature),可以自动转换为Swift新的错误处理方式。

例如,这个NSString的构造器( initializer)在Swift 1.x中就有以下签名:

  1. convenience init?(contentsOfFile path: String,  
  2.                   encoding enc: UInt,  
  3.                   error error: NSErrorPointer)  

Swift 2.0中,签名被转换成:

  1. convenience init(contentsOfFile path: String,  
  2.                  encoding enc: UInt) throws  

注意:在Swift 2.0中,构造器不再被标记为failable,它并不需要NSErrorPointer来做参数,而是使用抛出异常的方式显式地指示潜在的失败。

下面的例子使用了这种新的签名:

  1. do {  
  2.     let str = try NSString(contentsOfFile: "Foo.bar",  
  3.                            encoding: NSUTF8StringEncoding)  
  4. }  
  5. catch let error as NSError {  
  6.     print(error.localizedDescription)  
  7. }  

注意错误是如何被捕获的,并且如何被转换成了一个NSError实例,这样你就可以获取与其相似API的信息了。事实上,任何ErrorType类型的实例都可以转换成NSError类型。

最后说说@finally

细心的读者可能已经注意到,Swift 2.0引入了一个新的do-catch语句,而不是do-catch-finally。不管是否捕捉到错误的情况下,你如何指定必须运行的代码呢?为此,现在可以使用defer语句,用来推迟代码块的执行直到当前的作用域结束。

  1. // Some scope:  
  2. {  
  3.     // Get some resource.  
  4.   
  5.     defer {  
  6.         // Release resource.  
  7.     }  
  8.   
  9.     // Do things with the resource.  
  10.     // Possibly return early if an error occurs.  
  11.   
  12. // Deferred code is executed at the end of the scope.  

Swift 2.0将Cocoa和Cocoa Touch的错误处理机制凝聚为具有现代风格的用法,这是一项伟大的工作,也会使许多程序员倍感亲切。统一行为是不错的定位,会使Swift语言和其所继承的框架逐步发展。

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