Java 转 C之错误处理

提纲：

从 Java 转向 C 的错误处理概念概述
Java 异常机制与 C 返回值/errno 的对比
C 中错误处理的常用方式详解
- 函数返回值
- errno 全局错误码
- 自定义错误码
- setjmp/longjmp 模拟异常
常见错误码列表（POSIX 环境为例）
Java 与 C 的错误处理示例对比
全量示例：从文件读数据并处理错误
最佳实践与总结

从 Java 转向 C 的错误处理概念概述

在 Java 中，错误处理通过异常（Exception）机制实现：当发生错误时，抛出一个异常对象，并在 try/catch 块中捕获该异常，从而中断当前执行流并转入相应的错误处理逻辑。

在 C 中，没有内置的异常机制。C 程序员通常通过检查函数返回值来判断调用是否成功，再依据 errno（全局错误码变量）获取错误原因。此外，也可自行定义返回码、使用条件判断处理逻辑，或在极少数情况下用 setjmp() 和 longjmp() 模拟类似异常的跳转行为。C 的这种方式更显底层，需要手动检查和处理每个错误分支。

Java 异常机制与 C 返回值/errno 的对比

特性	Java（异常）	C（返回值/errno）
错误处理方式	`try/catch` 捕获异常对象	检查函数返回值（如NULL或-1）加上 errno 分析
错误信息获取	异常对象具详细信息 (`e.getMessage()`)	`errno` 搭配 `strerror(errno)` 获取简要信息
流程控制	异常可将执行流转入 `catch` / `finally` 块	通过 `if` 判断返回值决定后续流程
资源清理	`finally` 块自动实现资源清理	需手动在每个错误分支中显式释放资源
类型区分	有受检和非受检异常	无异常类型，错误码与逻辑由程序员自定义

简而言之，Java 异常让错误处理更高层次、更清晰，而 C 的返回值+errno 方式则更底层、更灵活，但需要更多代码来保持清晰性和安全性。

C 中错误处理的常用方式详解

函数返回值：
许多标准库函数在错误时返回特定值。例如：
- fopen() 文件打开失败返回 NULL。
- 某些系统调用（在 POSIX 下）失败返回 -1。
通过检查返回值是否为预期的成功值来判断调用是否成功。

示例：
```
FILE *fp = fopen("nonexist.txt", "r");
if (fp == NULL) {// 出错处理
}
```

errno 全局错误码：
errno 是一个全局变量，函数调用失败时常会设置 errno。
使用 #include <errno.h> 引入，strerror(errno) 可将 errno 转为可读字符串。

示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>int main() {FILE *fp = fopen("nonexist.txt", "r");if (fp == NULL) {fprintf(stderr, "Error: %s\n", strerror(errno));return EXIT_FAILURE;}fclose(fp);return EXIT_SUCCESS;
}

自定义错误码：
自己编写的函数可定义返回码，例如 0 表示成功，非0表示不同错误类型。调用者用 if 和 switch 来判断和处理。

示例：

#define ERR_OK 0
#define ERR_FILE_NOT_FOUND 1
#define ERR_MEMORY 2int read_file(const char *filename) {FILE *fp = fopen(filename, "r");if (!fp) return ERR_FILE_NOT_FOUND;char *buf = malloc(100);if (!buf) {fclose(fp);return ERR_MEMORY;}// ...处理...free(buf);fclose(fp);return ERR_OK;
}

setjmp/longjmp 模拟异常：
setjmp() 和 longjmp() 提供非本地跳转，能在错误时跳回到预先设置的点，类似异常的非正常返回。不过这种方式不如 Java 异常优雅，不建议过度使用。

示例：

#include <stdio.h>
#include <setjmp.h>jmp_buf buf;void error_occured() {longjmp(buf, 1);
}int main() {if (setjmp(buf)) {printf("An error occurred!\n");} else {error_occured(); printf("No error.\n"); // 不会执行}return 0;
}

常见错误码列表（POSIX 环境为例）

C 标准本身未定义详细错误码列表，以下错误码是 POSIX 系统常见的示例：

错误码	含义（通俗解释）	示例场景
`EACCES`	没有权限访问资源	打开无读权限文件时 `fopen()` 失败
`ENOENT`	文件或目录不存在	`fopen("nonexist.txt", "r")` 失败
`ENOMEM`	内存不足	`malloc()` 返回 NULL 并 `errno=ENOMEM`
`EIO`	I/O 底层错误	磁盘故障读取时出错
`EMFILE`	打开的文件过多	同时打开过多文件，`fopen()` 失败
`ENOSPC`	磁盘空间不足	`fwrite()` 时磁盘已满
`EINVAL`	无效参数	`fseek()` 使用无效参数
`EPERM`	操作不允许	无权限的系统操作
`EPIPE`	管道破裂	向无读端管道写数据

说明：

不同系统的错误码可能有差异。
使用前请查阅平台文档，确保了解对应错误码的含义。

Java 与 C 的错误处理示例对比

Java 示例（异常）：

public static void main(String[] args) {try {readFile("nonexist.txt");} catch (FileNotFoundException e) {System.err.println("File not found: " + e.getMessage());} catch (IOException e) {System.err.println("IO error: " + e.getMessage());}
}static void readFile(String filename) throws IOException {BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(filename));String line = br.readLine();br.close();System.out.println("First line: " + line);
}

C 示例（返回值+errno）：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>int main() {FILE *fp = fopen("nonexist.txt", "r");if (!fp) {fprintf(stderr, "Error: %s\n", strerror(errno));return EXIT_FAILURE;}// 使用fpfclose(fp);return EXIT_SUCCESS;
}

对比可知，Java中错误会自动转入 catch 块处理，C中需手动检查返回值并使用 errno。

全量示例：从文件读数据并处理错误

以下C示例展示如何处理多种错误情况（文件不存在、没有数据、I/O错误），并给出自定义错误码。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>#define ERR_OK 0
#define ERR_FILE_OPEN 1
#define ERR_NO_DATA 2
#define ERR_IO 3int compute_average(const char *filename, double *avg) {FILE *fp = fopen(filename, "r");if (!fp) {return ERR_FILE_OPEN;}int sum = 0;int count = 0;int val;while (fscanf(fp, "%d", &val) == 1) {sum += val;count++;}if (ferror(fp)) {fclose(fp);return ERR_IO;}fclose(fp);if (count == 0) {return ERR_NO_DATA;}*avg = (double)sum / count;return ERR_OK;
}int main() {double average;int status = compute_average("numbers.txt", &average);if (status == ERR_OK) {printf("Average: %.2f\n", average);} else {if (status == ERR_FILE_OPEN) {fprintf(stderr, "Error opening file: %s\n", strerror(errno));} else if (status == ERR_IO) {fprintf(stderr, "I/O error occurred: %s\n", strerror(errno));} else if (status == ERR_NO_DATA) {fprintf(stderr, "No data found in file.\n");} else {fprintf(stderr, "Unknown error.\n");}}return 0;
}