理解 Swift 中的错误处理

在理想世界中，运行代码永远不会遇到错误。然而现实是，无法保证应用程序在执行过程中不会出现任何形式的错误。因此，确保应用程序的代码能够优雅地处理可能出现的任何错误至关重要。自 Swift 2 引入以来，Swift 开发者处理错误的任务变得容易得多。

本课程将介绍使用 Swift 处理错误的方法，并涵盖以下主题：错误类型、抛出方法和函数、guard、defer 和 do-catch 语句。

理解错误处理

无论 Swift 代码设计和实现得多么仔细，总会存在超出应用程序控制的情况。例如，依赖活跃网络连接的代码无法控制信号丢失，也无法阻止用户开启“飞行模式”。但代码可以实现稳健的错误处理机制（例如，向用户显示提示信息，说明应用需要有效的互联网连接才能继续）。

Swift 中的错误处理包含两个方面。第一方面是在方法中未能达到预期结果时触发（或抛出）错误；第二方面是在方法抛出错误后进行捕获和处理。

当抛出错误时，该错误具有特定的错误类型，可用于识别错误的具体性质，并决定最合适的应对措施。错误类型值可以是任何符合 Error 协议的值。

声明错误类型

举个例子，考虑一个需要将文件传输到远程服务器的方法。该方法可能因多种原因失败，例如没有网络连接、连接速度过慢，或找不到要传输的文件。这些可能的错误都可以通过一个符合 Error 协议的枚举来表示，如下所示：

1enum FileTransferError: Error {
2    case noConnection
3    case lowBandwidth
4    case fileNotFound
5}

一旦声明了错误类型，就可以在方法中使用它来抛出错误。

抛出错误

方法或函数通过使用 throws 关键字声明其可能抛出错误。例如：

1func transferFile() throws {
2}

如果函数或方法返回结果，则 throws 关键字应放在返回类型之前，如下所示：

1func transferFile() throws -> Bool {
2}

一旦方法被声明为可能抛出错误，就可以添加代码，在遇到错误时使用 throw 语句进行抛出。这通常与 guard 语句结合使用。以下代码声明了一些常量作为状态值，并实现了 guard 和 throw 行为：

1enum FileTransferError: Error {
2    case noConnection
3    case lowBandwidth
4    case fileNotFound
5}
6
7func fileTransfer() throws {
8    
9    guard connectionOK else {
10        throw FileTransferError.noConnection
11    }
12
13    guard connectionSpeed > 30 else {
14        throw FileTransferError.lowBandwidth
15    }
16
17    guard fileFound else {
18        throw FileTransferError.fileNotFound
19    }
20}

在方法体中，每个 guard 语句检查某个条件是否为真或假。如果结果为假，则执行 else 块中的代码。在这种情况下，使用 throw 语句抛出 FileTransferError 枚举中定义的某个错误值。

调用抛出错误的方法和函数

一旦方法或函数被声明为可能抛出错误，就不能再以常规方式调用。必须使用 try 语句来调用此类方法，如下所示：

1try fileTransfer()

以下代码示例结合了 FileTransferError 的声明和 fileTransfer() 方法。还声明了一些状态常量以模拟真实场景。最后，使用 try 语句调用了 fileTransfer() 方法：

1let connectionOK = true
2let connectionSpeed = 30.00
3let fileFound = false
4
5enum FileTransferError: Error {
6    case noConnection
7    case lowBandwidth
8    case fileNotFound
9}
10
11func fileTransfer() throws {
12    
13    guard connectionOK else {
14        throw FileTransferError.noConnection
15    }
16
17    guard connectionSpeed > 30 else {
18        throw FileTransferError.lowBandwidth
19    }
20
21    guard fileFound else {
22        throw FileTransferError.fileNotFound
23    }
24}
25
26try fileTransfer()

如我们所见，当代码执行时，会抛出 lowBandwidth 错误，导致应用程序崩溃。由于错误处理的目标是避免崩溃，显然还需要进一步完善。

事实上，除了使用 try 语句外，调用还必须位于 do-catch 语句中，以捕获并处理可能抛出的任何错误。例如，假设 fileTransfer 方法需要在名为 sendFile 的方法中被调用，该方法的实现可能如下：

1let connectionOK = true
2let connectionSpeed = 30.00
3let fileFound = false
4
5func sendFile() -> String {
6    
7    do {
8        try fileTransfer()
9    } catch FileTransferError.noConnection {
10        return("No Network Connection")
11    } catch FileTransferError.lowBandwidth {
12        return("File Transfer Speed Too Low")
13    } catch FileTransferError.fileNotFound {
14        return("File not Found")
15    } catch {
16        return("Unknown error")
17    }
18
19    return("Successful transfer")
20}
21
22let result = sendFile()
23print("Result from sendFile() call = \(result)")

该方法在 do-catch 语句中调用 fileTransfer 方法，并为三种可能的错误情况分别设置了 catch 条件。每种情况下，方法都简单地返回一个包含错误描述的字符串。如果没有抛出错误，则返回表示文件传输成功的字符串。注意，还包含了一个不带模式匹配的第四种 catch 条件，这是一个“兜底”语句，确保所有未被前面 catch 语句匹配的错误也能被处理。这是必需的，因为 do-catch 语句必须是全面的（即，必须覆盖所有可能的错误情况）。

现在，当代码执行时，sendFile() 方法能够输出更有意义的消息，处理错误，并防止程序崩溃。

Swift 还允许在一个 catch 语句中声明多个匹配项，多个匹配项之间用逗号分隔。例如，可以使用单个 catch 声明同时处理 noConnection 和 lowBandwidth 错误，如下所示：

1let connectionOK = false
2let connectionSpeed = 35.00
3let fileFound = true
4
5func sendFile() -> String {
6    
7    do {
8        try fileTransfer()
9    } catch FileTransferError.noConnection, FileTransferError.lowBandwidth {
10        return("Connection problem")
11    } catch FileTransferError.fileNotFound {
12        return("File not Found")
13    } catch {
14        return("Unknown error")
15    }
16
17    return("Successful transfer")
18}
19
20let result = sendFile()
21print("Result from sendFile() call = \(result)")

访问错误对象

当方法调用失败时，通常会返回一个标识失败性质的 Error 对象。在 catch 语句中，一个常见需求是获取该对象，以便在应用代码中采取适当的纠正措施。以下代码演示了如何在尝试创建新文件系统目录时从 catch 语句中访问错误对象：

1do {
2    try filemgr.createDirectory(atPath: newDir,
3                        withIntermediateDirectories: true,
4                        attributes: nil)
5} catch let error {
6    print("Error: \(error.localizedDescription)")
7}

在上述代码中，通过访问 error 对象的 localizedDescription 属性，获取了以用户选择语言显示的错误消息文本，并将其打印到控制台。

禁用错误捕获

可以通过使用 try! 语句强制让一个抛出错误的方法运行，而无需将其包裹在 do-catch 语句中，如下所示：

1try! fileTransfer()

注意：使用此方法时，我们告知编译器，我们绝对确定该方法调用不会引发错误。如果使用此技术时确实抛出了错误，代码将在运行时失败。因此，应谨慎使用此方法。

使用 defer 语句

之前实现的 sendFile 方法展示了处理错误的常见场景。do-catch 语句中的每个 catch 子句都包含一个 return 语句，将控制权返回给调用方。但在这种情况下，可能希望在返回控制权之前执行某些其他任务，无论遇到何种错误。例如，sendFile 方法可能需要在返回前删除临时文件。这种行为可以通过 defer 语句实现。

defer 语句允许声明一组代码，在方法返回时立即执行。在以下代码中，sendFile 方法已修改并加入了 defer 语句：

1let connectionOK = false
2let connectionSpeed = 35.00
3let fileFound = true
4
5func sendFile() -> String {
6    
7    defer {
8        removeTmpFiles()
9        closeConnection()
10    }
11
12    do {
13        try fileTransfer()
14    } catch FileTransferError.noConnection {
15        return("No Network Connection")
16    } catch FileTransferError.lowBandwidth {
17        return("File Transfer Speed too Low")
18    } catch FileTransferError.fileNotFound {
19        return("File not Found")
20    } catch {
21        return("Unknown error")
22    }
23
24    return("Successful transfer")
25}
26
27func removeTmpFiles() {
28    print("Removing temp files")
29}
30
31func closeConnection() {
32    print("Closing connection")
33}
34
35let result = sendFile()
36print("Result from sendFile() call = \(result)")

加入 defer 语句后，无论哪个 return 语句被触发，都会在方法返回前始终调用 removeTmpFiles 和 closeConnection 方法。

总结

错误处理是编写健壮可靠代码的重要组成部分。自 Swift 2 引入以来，触发和处理错误变得更加容易。错误类型通常通过符合 Error 协议的值来创建，最常见的实现方式是使用枚举。可能抛出错误的方法和函数通过 throws 关键字声明。在这些方法或函数的主体中，使用 guard 和 throw 语句根据错误类型抛出错误。

可抛出错误的方法或函数必须使用 try 语句调用，且必须封装在 do-catch 语句中。do-catch 语句由一系列详尽的 catch 模式构成，每个模式包含在特定错误被抛出时要执行的代码。通过 defer 语句，可以在方法返回时定义清理任务，无论是否因错误中断执行。

课程回顾

• Swift 错误处理涉及抛出、捕获和处理错误事件。

• 错误类型通常声明为符合 Swift Error 协议的枚举。

• 任何可能抛出错误的函数或方法都必须使用 throws 关键字声明。

• 使用 guard 和 throw 语句抛出错误。

• 可能抛出错误的函数或方法必须使用 try 语句调用。

• 使用 try 语句的调用必须通过 do-catch 语句处理潜在错误。

• 可以使用 try! 关键字禁用调用的错误捕获。

• defer 语句允许在函数或方法返回前执行特定任务，无论是否因错误中断执行。

测验

花些时间测试你对 Swift 错误处理知识的掌握程度。

练习

使用以下练习编写自己的 Swift 错误处理代码。

练习 1

修改以下代码中的 moveFile 方法，以检测并抛出 StorageError 枚举中的两种错误状态：

1let storageAvailable = false
2let diskOK = true
3
4enum StorageError: Error {
5    case diskError
6    case diskFull
7}
8
9func moveFile() {
10    print("File moved successfully")
11}
12
13try moveFile()

解答

1let storageAvailable = false
2let diskOK = true
3
4enum StorageError: Error {
5    case diskError
6    case diskFull
7}
8
9func moveFile() throws {
10    
11    guard storageAvailable else {
12        throw StorageError.diskFull
13    }
14
15    guard diskOK else {
16        throw StorageError.diskError
17    }
18
19    print("File moved successfully")
20}
21
22try moveFile()

练习 2

修改 backupFile 方法，使其捕获 moveFile 方法可能抛出的两种错误，并输出合适的诊断信息。

1let storageAvailable = false
2let diskOK = true
3
4enum StorageError: Error {
5    case diskError
6    case diskFull
7}
8
9func moveFile() throws {
10    
11    guard storageAvailable else {
12        throw StorageError.diskFull
13    }
14
15    guard diskOK else {
16        throw StorageError.diskError
17    }
18
19    print("File moved successfully")
20}
21
22func backupFile() {
23    try moveFile()
24}

解答

1let storageAvailable = false
2let diskOK = true
3
4enum StorageError: Error {
5    case diskError
6    case diskFull
7}
8
9func moveFile() throws {
10    
11    guard storageAvailable else {
12        throw StorageError.diskFull
13    }
14
15    guard diskOK else {
16        throw StorageError.diskError
17    }
18
19    print("File moved successfully")
20}
21
22func backupFile() {
23    
24    do {
25        try moveFile()
26    } catch StorageError.diskError {
27        print("Disk failure detected.")
28    } catch StorageError.diskFull {
29        print("The destination disk is full.")
30    } catch {
31        print("Unknown failure.")
32    }
33}
34
35backupFile()

练习 3

修改以下示例中的 backupFile 方法，使得在捕获到错误时调用名为 cleanUp 的方法：

1let storageAvailable = false
2let diskOK = true
3
4enum StorageError: Error {
5    case diskError
6    case diskFull
7}
8
9func moveFile() throws {
10    
11    guard storageAvailable else {
12        throw StorageError.diskFull
13    }
14
15    guard diskOK else {
16        throw StorageError.diskError
17    }
18
19    print("File moved successfully")
20}
21
22func backupFile() {
23    
24    do {
25        try moveFile()
26    } catch StorageError.diskError {
27        print("Disk failure detected.")
28    } catch StorageError.diskFull {
29        print("The destination disk is full.")
30    } catch {
31        print("Unknown failure.")
32    }
33}
34
35func cleanUp() {
36    print("Cleaning up file.")
37}
38
39backupFile()

解答

1let storageAvailable = false
2let diskOK = true
3
4enum StorageError: Error {
5    case diskError
6    case diskFull
7}
8
9func moveFile() throws {
10    
11    guard storageAvailable else {
12        throw StorageError.diskFull
13    }
14
15    guard diskOK else {
16        throw StorageError.diskError
17    }
18
19    print("File moved successfully")
20}
21
22func backupFile() {
23    
24    defer {
25        cleanUp()
26    }
27    
28    do {
29        try moveFile()
30    } catch StorageError.diskError {
31        print("Disk failure detected.")
32    } catch StorageError.diskFull {
33        print("The destination disk is full.")
34    } catch {
35        print("Unknown failure.")
36    }
37}
38
39func cleanUp() {
40    print("Cleaning up file.")
41}
42
43backupFile()