Go 系列教程 —— 31. 自定义错误
欢迎来到 Golang 系列教程的第 31 篇。
在上一教程里，我们学习了 Go 中的错误是如何表示的，并学习了如何处理标准库里的错误。我们还学习了从标准库的错误中提取更多的信息。
在本教程中，我们会学习如何创建我们自己的自定义错误，并在我们创建的函数和包中使用它。我们会使用与标准库中相同的技术，来提供自定义错误的更多细节信息。
使用 New 函数创建自定义错误
创建自定义错误最简单的方法是使用 errors 包中的 New 函数。
在使用 New 函数 创建自定义错误之前，我们先来看看 New 是如何实现的。如下所示，是 errors 包 中的 New 函数的实现。
// Package errors implements functions to manipulate errors.
package errors
// New returns an error that formats as the given text.
func New(text string) error {
return &errorString{text}
}
// errorString is a trivial implementation of error.
type errorString struct {
s string
}
func (e *errorString) Error() string {
return e.s
}
New 函数的实现很简单。errorString 是一个结构体类型，只有一个字符串字段 s。第 14 行使用了 errorString 指针接受者（Pointer Receiver），来实现 error 接口的 Error() string 方法。
第 5 行的 New 函数有一个字符串参数，通过这个参数创建了 errorString 类型的变量，并返回了它的地址。于是它就创建并返回了一个新的错误。
现在我们已经知道了 New 函数是如何工作的，我们开始在程序里使用 New 来创建自定义错误吧。
我们将创建一个计算圆半径的简单程序，如果半径为负，它会返回一个错误。
package main
import (
"errors"
"fmt"
"math"
)
func circleArea(radius float64) (float64, error) {
if radius < 0 {
return 0, errors.New("Area calculation failed, radius is less than zero")
}
return math.Pi * radius * radius, nil
}
func main() {
radius := -20.0
area, err := circleArea(radius)
if err != nil {
fmt.Println(err)
return
}
fmt.Printf("Area of circle %0.2f", area)
}
在上面的程序中，我们检查半径是否小于零（第 10 行）。如果半径小于零，我们会返回等于 0 的面积，以及相应的错误信息。如果半径大于零，则会计算出面积，并返回值为 nil 的错误（第 13 行）。
在 main 函数里，我们在第 19 行检查错误是否等于 nil。如果不是 nil，我们会打印出错误并返回，否则我们会打印出圆的面积。
在我们的程序中，半径小于零，因此打印出：
Area calculation failed, radius is less than zero
使用 Errorf 给错误添加更多信息
上面的程序效果不错，但是如果我们能够打印出当前圆的半径，那就更好了。这就要用到 fmt 包中的 Errorf 函数了。Errorf 函数会根据格式说明符，规定错误的格式，并返回一个符合该错误的字符串。
接下来我们使用 Errorf 函数来改进我们的程序。
package main
import (
"fmt"
"math"
)
func circleArea(radius float64) (float64, error) {
if radius < 0 {
return 0, fmt.Errorf("Area calculation failed, radius %0.2f is less than zero", radius)
}
return math.Pi * radius * radius, nil
}
func main() {
radius := -20.0
area, err := circleArea(radius)
if err != nil {
fmt.Println(err)
return
}
fmt.Printf("Area of circle %0.2f", area)
}
在上面的程序中，我们使用 Errorf（第 10 行）打印了发生错误的半径。程序运行后会输出：
Area calculation failed, radius -20.00 is less than zero
使用结构体类型和字段提供错误的更多信息
错误还可以用实现了 error 接口的结构体来表示。这种方式可以更加灵活地处理错误。在上面例子中，如果我们希望访问引发错误的半径，现在唯一的方法就是解析错误的描述信息 Area calculation failed, radius -20.00 is less than zero。这样做不太好，因为一旦描述信息发生变化，程序就会出错。
我们会使用标准库里采用的方法，在上一教程中“断言底层结构体类型，使用结构体字段获取更多信息”这一节，我们讲解了这一方法，可以使用结构体字段来访问引发错误的半径。我们会创建一个实现 error 接口的结构体类型，并使用它的字段来提供关于错误的更多信息。
第一步就是创建一个表示错误的结构体类型。错误类型的命名约定是名称以 Error 结尾。因此我们不妨把结构体类型命名为 areaError。
type areaError struct {
err string
radius float64
}
上面的结构体类型有一个 radius 字段，它存储了与错误有关的半径，而 err 字段存储了实际的错误信息。
下一步是实现 error 接口。
func (e *areaError) Error() string {
return fmt.Sprintf("radius %0.2f: %s", e.radius, e.err)
}
在上面的代码中，我们使用指针接收者 *areaError，实现了 error 接口的 Error() string 方法。该方法打印出半径和关于错误的描述。
现在我们来编写 main 函数和 circleArea 函数来完成整个程序。
package main
import (
"fmt"
"math"
)
type areaError struct {
err string
radius float64
}
func (e *areaError) Error() string {
return fmt.Sprintf("radius %0.2f: %s", e.radius, e.err)
}
func circleArea(radius float64) (float64, error) {
if radius < 0 {
return 0, &areaError{"radius is negative", radius}
}
return math.Pi * radius * radius, nil
}
func main() {
radius := -20.0
area, err := circleArea(radius)
if err != nil {
if err, ok := err.(*areaError); ok {
fmt.Printf("Radius %0.2f is less than zero", err.radius)
return
}
fmt.Println(err)
return
}
fmt.Printf("Area of rectangle1 %0.2f", area)
}
在上面的程序中，circleArea（第 17 行）用于计算圆的面积。该函数首先检查半径是否小于零，如果小于零，它会通过错误半径和对应错误信息，创建一个 areaError 类型的值，然后返回 areaError 值的地址，与此同时 area 等于 0（第 19 行）。于是我们提供了更多的错误信息（即导致错误的半径），我们使用了自定义错误的结构体字段来定义它。
如果半径是非负数，该函数会在第 21 行计算并返回面积，同时错误值为 nil。
在 main 函数的 26 行，我们试图计算半径为 -20 的圆的面积。由于半径小于零，因此会导致一个错误。
我们在第 27 行检查了错误是否为 nil，并在下一行断言了 *areaError 类型。如果错误是 *areaError 类型，我们就可以用 err.radius 来获取错误的半径（第 29 行），打印出自定义错误的消息，最后程序返回退出。
如果断言错误，我们就在第 32 行打印该错误，并返回。如果没有发生错误，在第 35 行会打印出面积。
该程序会输出：
Radius -20.00 is less than zero
下面我们来使用上一教程提到的第二种方法，使用自定义错误类型的方法来提供错误的更多信息。
使用结构体类型的方法来提供错误的更多信息
在本节里，我们会编写一个计算矩形面积的程序。如果长或宽小于零，程序就会打印出错误。
第一步就是创建一个表示错误的结构体。
type areaError struct {
err string //error description
length float64 //length which caused the error
width float64 //width which caused the error
}
上面的结构体类型除了有一个错误描述字段，还有可能引发错误的宽和高。
现在我们有了错误类型，我们来实现 error 接口，并给该错误类型添加两个方法，使它提供了更多的错误信息。
func (e *areaError) Error() string {
return e.err
}
func (e *areaError) lengthNegative() bool {
return e.length < 0
}
func (e *areaError) widthNegative() bool {
return e.width < 0
}
在上面的代码片段中，我们从 Error() string 方法中返回了关于错误的描述。当 length 小于零时，lengthNegative() bool 方法返回 true，而当 width 小于零时，widthNegative() bool 方法返回 true。这两个方法都提供了关于错误的更多信息，在这里，它提示我们计算面积失败的原因（长度为负数或者宽度为负数）。于是我们就有了两个错误类型结构体的方法，来提供更多的错误信息。
下一步就是编写计算面积的函数。
func rectArea(length, width float64) (float64, error) {
err := ""
if length < 0 {
err += "length is less than zero"
}
if width < 0 {
if err == "" {
err = "width is less than zero"
} else {
err += ", width is less than zero"
}
}
if err != "" {
return 0, &areaError{err, length, width}
}
return length * width, nil
}
上面的 rectArea 函数检查了长或宽是否小于零，如果小于零，rectArea 会返回一个错误信息，否则 rectArea 会返回矩形的面积和一个值为 nil 的错误。
让我们创建 main 函数来完成整个程序。
func main() {
length, width := -5.0, -9.0
area, err := rectArea(length, width)
if err != nil {
if err, ok := err.(*areaError); ok {
if err.lengthNegative() {
fmt.Printf("error: length %0.2f is less than zero\n", err.length)
}
if err.widthNegative() {
fmt.Printf("error: width %0.2f is less than zero\n", err.width)
}
return
}
fmt.Println(err)
return
}
fmt.Println("area of rect", area)
}
在 main 程序中，我们检查了错误是否为 nil（第 4 行）。如果错误值不是 nil，我们会在下一行断言 *areaError 类型。然后，我们使用 lengthNegative() 和 widthNegative() 方法，检查错误的原因是长度小于零还是宽度小于零。这样我们就使用了错误结构体类型的方法，来提供更多的错误信息。
如果没有错误发生，就会打印矩形的面积。
下面是整个程序的代码供你参考。
package main
import "fmt"
type areaError struct {
err string //error description
length float64 //length which caused the error
width float64 //width which caused the error
}
func (e *areaError) Error() string {
return e.err
}
func (e *areaError) lengthNegative() bool {
return e.length < 0
}
func (e *areaError) widthNegative() bool {
return e.width < 0
}
func rectArea(length, width float64) (float64, error) {
err := ""
if length < 0 {
err += "length is less than zero"
}
if width < 0 {
if err == "" {
err = "width is less than zero"
} else {
err += ", width is less than zero"
}
}
if err != "" {
return 0, &areaError{err, length, width}
}
return length * width, nil
}
func main() {
length, width := -5.0, -9.0
area, err := rectArea