C语言中的异常处理
一 前言：
异常处理，对于做面向对象开发的开发者来说是再熟悉不过了，例如在C#中有
try
{
...
}
catch( Exception e){...}
finally{
.....
}
在C++中，我们常常会使用
try{}
...
catch(){}
块来进行异常处理。
说了那么多，那么到底什么是异常处理呢？
异常处理（又称为错误处理）功能提供了处理程序运行时出现的任何意外或异常情况的方法。
异常处理一般有两种模型，一种是"终止模型"，一种是"恢复模型"
"终止模型":在这种模型中,将假设错误非常关键,将以致于程序无法返回到异常发生的地方继续执行.一旦异常被抛出,就表明错误已无法挽回,也不能回来继续执行.
"恢复模型":异常处理程序的工作是修正错误,然后重新尝试调动出问题的方法,并认为的二次能成功. 对于恢复模型,通常希望异常被处理之后能继续执行程序.在这种情况下,抛出异常更像是对方法的调用--可以在Java里用这种方法进行配置,以得到类似恢复的行为.(也就是说,不是抛出异常,而是调用方法修正错误.)或者,把try块放在while循环里,这样就可以不断的进入try块,直到得到满意的结果.
二 面向对象中的异常处理
大致了解了什么是异常处理后，由于异常处理在面向对象语言中使用的比较普遍，我们就先以C++为例，做一个关于异常处理的简单例子：
问题：求两个数相除的结果。
这里，隐藏这一个错误，那就是当除数为0时，会出现，所以，我们得使用异常处理来捕捉这个异常，并抛出异常信息。
具体看代码：
2 #include <exception>
3 using namespace std;
4 class DivideError:public exception
5 {
6 public:
7 DivideError::DivideError():exception(){}
8 const char* what(){
9 return "试图去除一个值为0的数字";
10 }
11
12 };
13 double quotion(int numerator,int denominator)
14 {
15 if(0==denominator) //当除数为0时，抛出异常
16 throw DivideError();
17 return static_cast<double>(numerator)/denominator;
18 }
19 int main()
20 {
21 int number1; //第一个数字
22 int number2; //第二个数字
23 double result;
24 cout<<"请输入两个数字：" ;
25 while(cin>>number1>>number2){
26 try{
27 result=quotion(number1,number2);
28 cout<<"结果是 :"<<result<<endl;
29
30 } //end try
31 catch(DivideError &divException){
32 cout<<"产生异常:"
33 <<divException.what()<<endl;
34 }
35 }
36
37 }
38
在这个例子中，我们使用了<expection>头文件中的exception类，并使DivideError类继承了它，同时重载了虚方法what()，以给出特定的异常信息。
而C#中的异常处理类则封装的更有全面，里面封装了常用的异常处理信息，这里就不多说了。
三 C语言中的异常处理
在C语言中异常处理一般有这么几种方式：
1.使用标准C库提供了abort()和exit()两个函数，它们可以强行终止程序的运行，其声明处于<stdlib.h>头文件中。
2.使用assert(断言)宏调用，位于头文件<assert.h>中，当程序出错时，就会引发一个abort（）。
3.使用errno全局变量，由C运行时库函数提供，位于头文件<errno.h>中。
4.使用goto语句，当出错时跳转。
5.使用setjmp,longjmp进行异常处理。
接下来，我们就依次对这几种方式来看看到底是怎么做的：
我们仍旧以前面处理除数为0的异常为例子。
1.使用exit()函数进行异常终止：
2 #include <stdlib.h>
3 double diva(double num1,double num2) //两数相除函数
4 {
5 double re;
6 re=num1/num2;
7 return re;
8 }
9 int main()
10 {
11 double a,b,result;
12 printf("请输入第一个数字：");
13 scanf("%lf",&a);
14 printf("请输入第二个数字：");
15 scanf("%lf",&b);
16 if(0==b) //如果除数为0终止程序
17 exit(EXIT_FAILURE);
18 result=diva(a,b);
19 printf("相除的结果是: %.2lf\n",result);
20 return 0;
21 }
其中exit的定义如下：
_CRTIMP void __cdecl __MINGW_NOTHROW exit (int) __MINGW_ATTRIB_NORETURN;
exit的函数原型：void exit(int)由此，我们也可以知道EXIT_FAILURE宏应该是一个整数，exit（）函数的传递参数是两个宏，一个是刚才看到的EXIT_FAILURE，还有一个是EXIT_SUCCESS从字面就可以看出一个是出错后强制终止程序，而一个是程序正常结束。他们的定义是：
#define EXIT_SUCCESS 0
#define EXIT_FAILURE 1
到此，当出现异常的时候，程序是终止了，但是我们并没有捕获到异常信息，要捕获异常信息，我们可以使用注册终止函数atexit(),它的原型是这样的：int atexit(atexit_t func);
具体看如下程序：
2 #include <stdlib.h>
3 void Exception(void) //注册终止函数，通过挂接到此函数，捕获异常信息
4 {
5 printf("试图去除以一个为0的数字，出现异常！\n");
6 }
7 int main()
8 {
9 double a,b,result;
10 printf("请输入第一个数字：");
11 scanf("%lf",&a);
12 printf("请输入第二个数字：");
13 scanf("%lf",&b);
14 if(0==b) //如果除数为0终止程序 ,并挂接到模拟异常捕获的注册函数
15 {
16
17 atexit(Exception);
18 exit(EXIT_FAILURE);
19 }
20 result=diva(a,b);
21 printf("相除的结果是: %.2lf\n",result);
22 return 0;
23 }
这里需要注意的是，atexit（）函数总是被执行的，就算没有exit（）函数，当程序结束时也会被执行。并且，可以挂接多个注册函数，按照堆栈结构进行执行。abort（）函数与exit（）函数类似，当出错时，能使得程序正常退出，这里就不多说了。
2.使用assert()进行异常处理：
assert()是一个调试程序时经常使用的宏，切记，它不是一个函数，在程序运行时它计算括号内的表达式，如果表达式为FALSE (0), 程序将报告错误，并终止执行。如果表达式不为0，则继续执行后面的语句。这个宏通常原来判断程序中是否出现了明显非法的数据，如果出现了终止程序以免导致严重后果，同时也便于查找错误。
另外需要注意的是：assert只有在Debug版本中才有效，如果编译为Release版本则被忽略。
我们就前面的问题，使用assert断言进行异常终止操作：构造可能出现出错的断言表达式：assert（number！=0）这样，当除数为0的时候，表达式就为false，程序报告错误，并终止执行。
代码如下：
代码
#include <assert.h>
double diva(double num1,double num2) //两数相除函数
{
double re;
re=num1/num2;
return re;
}
int main()
{
printf("请输入第一个数字：");
scanf("%lf",&a);
printf("请输入第二个数字：");
scanf("%lf",&b);
assert(0!=b); //构造断言表达式，捕获预期异常错误
result=diva(a,b);
printf("相除的结果是: %.2lf\n",result);
return 0;
}
3.使用errno全局变量，进行异常处理：
errno全局变量主要在调式中，当系统API函数发生异常的时候，将errno变量赋予一个整数值，根据查看这个值来推测出错的原因。
其中的各个整数值都有一个相应的宏定义，表示不同的异常原因：
代码
#define ENOFILE 2 /* No such file or directory */
#define ENOENT 2
#define ESRCH 3 /* No such process */
#define EINTR 4 /* Interrupted function call */
#define EIO 5 /* Input/output error */
#define ENXIO 6 /* No such device or address */
#define E2BIG 7 /* Arg list too long */
#define ENOEXEC 8 /* Exec format error */
#define EBADF 9 /* Bad file descriptor */
#define ECHILD 10 /* No child processes */
#define EAGAIN 11 /* Resource temporarily unavailable */
#define ENOMEM 12 /* Not enough space */
#define EACCES 13 /* Permission denied */
#define EFAULT 14 /* Bad address */
/* 15 - Unknown Error */
#define EBUSY 16 /* strerror reports "Resource device" */
#define EEXIST 17 /* File exists */
#define EXDEV 18 /* Improper link (cross-device link?) */
#define ENODEV 19 /* No such device */
#define ENOTDIR 20 /* Not a directory */
#define EISDIR 21 /* Is a directory */
#define EINVAL 22 /* Invalid argument */
#define ENFILE 23 /* Too many open files in system */
#define EMFILE 24 /* Too many open files */
#define ENOTTY 25 /* Inappropriate I/O control operation */
/* 26 - Unknown Error */
#define EFBIG 27 /* File too large */
#define ENOSPC 28 /* No space left on device */
#define ESPIPE 29 /* Invalid seek (seek on a pipe?) */
#define EROFS 30 /* Read-only file system */
#define EMLINK 31 /* Too many links */
#define EPIPE 32 /* Broken pipe */
#define EDOM 33 /* Domain error (math functions) */
#define ERANGE 34 /* Result too large (possibly too small) */
/* 35 - Unknown Error */
#define EDEADLOCK 36 /* Resource deadlock avoided (non-Cyg) */
#define EDEADLK 36
/* 37 - Unknown Error */
#define ENAMETOOLONG 38 /* Filename too long (91 in Cyg?) */
#define ENOLCK 39 /* No locks available (46 in Cyg?) */
#define ENOSYS 40 /* Function not implemented (88 in Cyg?) */
#define ENOTEMPTY 41 /* Directory not empty (90 in Cyg?) */
#define EILSEQ 42 /* Illegal byte sequence */
这里我们就不以前面的除数为0的例子来进行异常处理了，因为我不知道如何定义自己特定错误的errno，如果哪位知道，希望能给出方法。我以一个网上的例子来说明它的使用方法：
代码
#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
errno = 0;
if (NULL == fopen("d:\\1.txt", "rb"))
{
printf("%d", errno);
}
else
{
printf("%d", errno);
}
return 0; }
这里试图打开一个d盘的文件，如果文件不存在，这是查看errno的值，结果是2、
当文件存在时，errno的值为初始值0。然后查看值为2的错误信息，在宏定义那边#define ENOFILE 2 /* No such file or directory */
便知道错误的原因了。
4.使用goto语句进行异常处理：
goto语句相信大家都很熟悉，是一个跳转语句，我们还是以除数为0的例子，来构造一个异常处理的例子：
代码
double diva(double num1,double num2) //两数相除函数
{
double re;
re=num1/num2;
return re;
}
int main()
{
int tag=0;
double a,b,result;
if(1==tag)
{
Throw:
printf("除数为0，出现异常\n");
}
tag=1;
printf("请输入第一个数字：");
scanf("%lf",&a);
printf("请输入第二个数字：");
scanf("%lf",&b);
if(b==0) //捕获异常（或许这么说并不恰当，暂且这么理解）
goto Throw; //抛出异常
result=diva(a,b);
printf("%d\n",errno);
printf("相除的结果是: %.2lf\n",result);
return 0;
}
5.使用setjmp和longjmp进行异常捕获与处理：
setjmp和longjmp是非局部跳转，类似goto跳转作用，但是goto语句具有局限性，只能在局部进行跳转，当需要跳转到非一个函数内的地方时就需要用到setjmp和longjmp。setjmp函数用于保存程序的运行时的堆栈环境，接下来的其它地方，你可以通过调用longjmp函数来恢复先前被保存的程序堆栈环境。异常处理基本方法：
使用setjmp设置一个跳转点，然后在程序其他地方调用longjmp跳转到该点（抛出异常).
代码如下所示：
#include <setjmp.h>
jmp_buf j;
void Exception(void)
{
longjmp(j,1);
}
double diva(double num1,double num2) //两数相除函数
{
double re;
re=num1/num2;
return re;
}
int main()
{
double a,b,result;
printf("请输入第一个数字：");
scanf("%lf",&a);
printf("请输入第二个数字：");
if(setjmp(j)==0)
{
scanf("%lf",&b);
if(0==b)
Exception();
result=diva(a,b);
printf("相除的结果是: %.2lf\n",result);
}
else
printf("试图除以一个为0的数字\n");
return 0;
}
四 总结：
除了以上几种方法之外，另外还有使用信号量等等方法进行异常处理。当然在实际开发中每个人都有各种调式的技巧，而且这文章并不是说明异常处理一定要这样做，这只是对一般做法的一些总结，也不要乱使用异常处理，如果弄的不好就严重影响了程序的效率和结构，就像设计模式一样，不能胡乱使用。
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