Go 错误处理指北：Error vs Exception vs ErrNo

很多有其他编程语言经验的人初次接触 Go 语言时，想必对 if err != nil 的错误处理方式感到新奇，之后用久了，竟发现有点令人抓狂。

因为很多人不满 Go 语言的错误处理方式，甚至有人做了一张梗图：

哈哈😄，不吹不黑，本文就来对比下 Python、C 以及 Go 这三种编程语言中的异常处理机制，看看你更喜欢哪一种。

Python 错误处理

因为我接触的第一门编程语言是 Python，所以我就先讲讲 Python 中的错误处理机制。

Python 的错误处理机制与 Java、C#、JavaScript 等主流的高级编程语言非常类似，它们都可以算做是 Exception 派系。

以下是 Python 错误处理的典型示例程序：

def div(a, b):    return a / b
try:    result = div(1, 0)    print(result)except ZeroDivisionError as e:    logging.error(e)except Exception as e:    logging.error(e)

div 函数内部不对参数进行任何校验，当除数 b 为 0 时，代码会抛出 ZeroDivisionError 错误。

我们在函数调用处使用 try...except... 语句对错误进行捕获并处理。捕获到 ZeroDivisionError 表示遇到除数为 0 的情况，而捕获到 Exception 则为了避免放过出现其他未知的异常。

从这两个错误的命名来看：ZeroDivisionError 和 Exception，一个表示「错误」，一个表示「异常」。其实它们都继承自 BaseException 基类，在 Python 中并不区分错误和异常，所以 Python 中的错误处理，我们一般称为异常处理。所有 Exception 派系的编程语言也都类似。

除了内置异常，我们也可以很方便的定义自己的异常类：

class MyException(Exception):    ...

没错，就是这么简单。

可以按照如下方式使用自定义异常：

raise MyException("my custom exception")

这与内置异常没什么两样，try...except... 同样能够正常捕获自定义异常。

其实这种 try...except... 方式处理异常，最大的好处就是：异常兜底。

在一整个代码块中间，无论写了多少行代码，无论哪里可能出现异常，我们都可以放心大胆的不去处理异常，而是在代码块最外层使用 try...except... 进行捕获，示例如下：

def a():    ...
def b():    ...
def c():    ...
def main():    try:        a()        b()        c()    except Exception as e:        logging.error(e)    else:        print("success")    finally:        print("release resources")

这种方式极大的简化了我们的代码编写，不用在每一个函数调用处都对异常进行处理，仅需要在最外层做一次异常处理即可。

当然，这种方式也有弊端，那就是异常不再是异常。什么意思？就是说，在 Python 中的异常其实是不分轻重的，有些异常可以忽略，有些异常又不可以忽略，但上面的示例代码显然无法区分异常的严重程度。

并且，因为有异常兜底，很多开发者写代码的时候就会更加随性，写出来的程序就会更加不可控。

接下来，我们再看一看 C 语言中的错误处理。

C 错误处理

虽然我在工作中没怎么写过 C，但 C 乃“万物鼻祖”。既然要对比多种编程语言错误处理机制，C 自然必不可少。

其实 C 语言并没有提供对错误处理的直接支持。一般来说，在 C 语言内部函数代码出现错误时，会返回 1 或 NULL，并且同时会设置一个错误码 errno，以此来表示错误类型。

相比于其他高级语言对错误的抽象，C 语言的错误处理就显得比较“原始”了。

以下是 C 语言错误处理的典型示例程序：

#include <stdio.h>#include <errno.h>#include <string.h>  // 包含 strerror 函数的头文件
int main() {    // 清除 errno 初始值，这是一个好的编程习惯    errno = 0;
    FILE *file;    char *filename = "example.txt";
    // 尝试以读取模式打开文件    file = fopen(filename, "r");    if (file == NULL) {        // 打开文件出错        printf("Failed to open file: %s\n", filename);        // 查看错误码 errno        printf("ErrNo: %d\n", errno);        // perror 函数显示传入的字符串，后跟一个冒号、一个空格和当前 errno 值的文本表示形式        perror("Error");        // strerror 函数返回一个指针，指向当前 errno 值的文本表示形式        printf("Error: %s\n", strerror(errno));        // 在发生错误时，大多数的 C 或 UNIX 函数调用返回 1 或 NULL        return 1;    }
    // 文件操作    printf("open file success\n");
    // process file...
    // 完成操作后，关闭文件    fclose(file);
    return 0;}

我们尝试使用 fopen 来打开一个文件，fopen 函数返回值 file 可能是 FILE* 表示文件描述符，也可能是 NULL 表示函数出错。

所以我们需要通过 if (file == NULL) 来判断打开文件是否出错，如果出错，全局变量 errno 会被赋值，使用 perror 函数或者 strerror(errno) 可以读取错误码对应的错误描述信息。

NOTE:perror() 函数打印传入的字符串，后跟一个冒号、一个空格和当前 errno 值的文本表示形式。strerror() 函数，返回一个指针，指针指向当前 errno 值的文本表示形式。

NOTE:我们能在 <errno.h> 头文件中找到错误码定义：

/*
 * Error codes
 */

#define EPERM           1               /* Operation not permitted */
#define ENOENT          2               /* No such file or directory */
#define ESRCH           3               /* No such process */
#define EINTR           4               /* Interrupted system call */
#define EIO             5               /* Input/output error */
#define ENXIO           6               /* Device not configured */
#define E2BIG           7               /* Argument list too long */
...

执行示例代码，打开一个不存在的文件，输出如下：

$ gcc main.c -g -o main$ ./mainFailed to open file: example.txtErrNo: 2Error: No such file or directoryError: No such file or directory

这种错误处理方式存在一个很大的问题：返回值有二义性。

fopen 函数即可能返回 FILE* 也可能返回 NULL，这是一种很糟糕的做法。

并且，很多人会因此忘记错误检查。

而在 C 语言中，之所以要这样处理错误，主要是因为 C 语言的函数只能有一个返回值。所以这也是一种没有办法的办法。

不过，这种方式并不能处理所有错误场景。

如果用 C 来实现 div 函数，就不能使用 NULL 作为返回值，NULL 无法转换成 int 类型。

我们只能这样做：

#include <stdio.h>
int div(int a, int b, int *result) {    if (b == 0) {        return -1; // 返回 -1 表示错误    }    *result = a / b; // 将结果存储在指针所指向的变量中    return 0; // 返回 0 表示成功}
int main() {    int result;    int err;
    err = div(1, 0, &result);
    // 错误处理    if (err == -1) {        printf("division by zero\n");    } else {        printf("result: %d\n", result);    }
    return 0;}

div 函数还是单返回值，不过这个返回值只代表错误，返回 0 表示成功，返回 -1 表示失败。

div 函数计算结果通过参数的形式，被存储在指针所指向的变量 int *result 中。

这也是 C 语言中错误处理的另一种典型做法。

但这种用参数接收计算结果的方式，我个人其实是不太喜欢的，因为我认为语义不够清晰。

NOTE:其实 C 函数支持返回结构体指针，这样虽然函数只能返回一个值，但可玩性就大大增加了，所以单返回值也不是不能接受。

最后，我们再看一看 C 语言中的错误处理。

Go 错误处理

我在前文说 C 是“万物鼻祖”，这在编程世界里并不算太夸张的说法。Python 解释器就是用 C 语言写的，而 Go 语言作者之一 肯·汤普逊 同时又是 Unix 操作系统和 B 语言（C 语言的前身）作者，所以 Go 在设计之初，就大量参考了 C 语言的设计。

不难推测，Go 的错误处理也参考了 C 语言。事实也的确如此，Go 的错误处理继承自 C 语言，并在其基础上做了改进。

以下是 Go 语言错误处理的典型示例程序：

package main
import (  "errors"  "fmt"  "log")
func div(a, b int) (int, error) {  if b == 0 {    return 0, errors.New("division by zero")  }  return a / b, nil}
func main() {  result, err := div(1, 0)  if err != nil {    fmt.Println(err)    return  }  fmt.Println(result)}

得益于 Go 函数支持多返回值，所以 Go 就不再需要 errno 了。

Go 定义了一个 error 类型，专门用来表示错误，使用 errors.New 可以轻松构建一个错误对象。

这也就引出了经典的 if err != nil，程序遇到错误就会走入此分支，我们需要在此做错误处理。

Go 中的 error 其实是一个接口：

type error interface {  Error() string}

任何实现了 error 接口的类型，都可以是一个错误。

而我们通过 errors.New 创建的错误，其实就是一个内置错误类型的实现：

func New(text string) error {  return &errorString{text}}
type errorString struct {  s string}
func (e *errorString) Error() string {  return e.s}

我们也完全可以根据自己的需要，自定义 error：

type MyError struct {  msg string}
func (e *MyError) Error() string {  return e.msg}

并且 MyError 中可以增加任何我们想要的字段和方法。

我们可以像这样处理不同类型的错误：

if err != nil {  switch err.(type) {  case *MyError:    // ...  case *ZeroDivisionError:    // ...  default:    // ...  }}

可以发现，Go 中的错误处理其实是对返回值的检查，并且我们可以通过类型断言 err.(type) 来判断 error 的具体类型。

有时候，我们想忽略错误，需要这样做：

result, _ := div(1, 0)

在 Go 中必须使用 _ 显式的忽略错误，否则如果不处理 err 程序会编译不通过。

因为 Go 函数可以返回多个值，所以这给我们处理错误带来了更大的灵活性，比如下面这个示例：

type SmsCode struct{}
func (c SmsCode) Verify1() (bool, error) {  // ...}
func (c SmsCode) Verify2() error {  // ...}

假如我们有一个发送短信验证码的结构体 SmsCode，需要为其定义 Verify 方法来验证用户输入的短信验证码是否正确。

我们可以定义成 Verify1 这样，方法返回两个值，bool 值表示验证码是否正确，error 值表示代码执行过程中是否出错，比如 Redis 无法调通等。

我们也可以定义成 Verify2 这样，方法仅返回一个值，验证码错误也可以当作是一种 error 类型，比如 errors.New("invalid sms code")。

当然，这就是业务上需要我们自己做决策的地方了，和语言本身错误处理无关。这也正是因为 Go 提供的方便，让我们比在写 C 代码时可以更加灵活的处理错误。

不过，Go 中的错误处理也有弊端，看下面这个示例你就有体会了：

func a() error {  // ...}
func b() error {  // ...}
func c() error {  // ...}
func main() {  err := a()  if err != nil {    log.Fatal(err)  }  err = b()  if err != nil {    log.Fatal(err)  }  err = c()  if err != nil {    log.Fatal(err)  }}

是不是有点抓狂。

哈哈，其实只要我们做好封装，还是可以避免这种代码产生的。

相较于 Python，Go 对错误处理更加谨慎，我们不能通过在代码块最外层写一个 try...except... 来进行兜底，只能一步一步去处理错误。

此外，Python 在异常处理中提供了 finally 语句可以方便我们释放资源，不论代码是否执行出错，finally 语句最终都会执行。

Go 也提供了类似功能，即 defer 语句：

func main() {  defer func() {    fmt.Println("release resources")  }()
  result, err := div(1, 0)  if err != nil {    fmt.Println(err)    return  }  fmt.Println(result)}

执行示例代码：

$ go run main.godivision by zerorelease resources

被 defer 修饰的函数会在外层的 main 函数退出前被调用执行。

NOTE:C 语言可以使用 goto fail; 跳转到指定代码块来进行资源释放。

另外，Go 与其他主流编程语言在错误处理上有一个很大的分歧，Go 区分了「错误」和「异常」。

package main
import "fmt"
func mayPanic() {  panic("a problem")}
func main() {  defer func() {    if r := recover(); r != nil {      fmt.Println("recovered error:", r)    } else {      fmt.Println("recovered success")    }  }()
  mayPanic()
  fmt.Println("after mayPanic()")}

在 Go 中 panic 表示一个异常，与 error 错误不同，默认情况下，遇到 panic 调用，Go 程序会崩溃并退出。

可以使用 recover 来捕获 panic 抛出的异常，但是要注意 recover 一定要放在函数入口处的 defer 语句中，因为只有这样才能保证 recover 会被调用。

我们可以在主动捕获异常的地方，自行处理出现异常后的逻辑。

执行示例代码：

$ go run main.gorecovered error: a problem

可以发现 after mayPanic() 并没有被打印。这说明代码执行到 panic 以后就中断了，panic 会抛出异常，然后异常被 recover 捕获并处理。

recover 可以看作是一种全局的兜底异常处理方案，Gin 框架就通过中间件的方式，在处理请求的时候 recover 住未知的异常，以防程序退出。

不过绝大多数情况下并不建议使用 panic + recover 机制，panic 表示意外的异常，而我们在编写代码阶段，更多需要处理的情况是可以预见的错误 error。

对于真正意外的情况，比如数组索引越界，我们才会使用 panic，对于一般性错误，我们应该是使用 error 来进行处理。

以上便是 Go 语言的错误处理机制。

总结

Python 的错误处理方式在主流编程语言中最为常见，只不过其他编程语言的关键字一般为 try...catch...finally。

这种异常处理方式的好处是代码简洁优雅，所以是最被程序员所接受的一种错误处理方式。

不知道你有没有注意，我在 Python 异常处理的示例代码中，还写了一个 else 分支，其实 Python 异常处理完整逻辑是 try...except...else...finally，else 分支的功能你可以自己思考下是干什么用的。

C 的错误处理比较“原始”，很大原因是 C 函数只能返回单个值。所以就可能出现一个返回值，存在多种用途的现象。不过既然都用 C 语言开发程序了，这一点显然是要程序员自己要解决的问题。

Go 因为是后起之秀，所以可以参考它的前辈们，来设计属于自己风格的错误处理机制。不过即使这样，Go 的错误处理仍然是被吐槽最多的。

我倒是觉得这种错误处理非常的 "Go"，很有 Go 语言的特点，大道至简。

对比了三种主流编程语言的错误处理以后，你是否对 Go 语言的错误处理有了更新的认识？你喜欢哪种错误处理方式？可以在评论区进行交流。

本文示例源码我都放在了 GitHub 中，欢迎点击查看。

希望此文能对你有所启发。

联系我

• 微信：jianghushinian

• 邮箱：jianghushinian007@outlook.com
  

• 博客：https://jianghushinian.cn