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2015.09.09 / 技术研究

不算“真正的语言”？详说Swift 2.0中的错误处理

Juan Pablo ClaudeJuan Pablo Claude

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苹果公司在今年的全球开发者大会（Worldwide Developers Conference, WWDC）上宣布推出Swift2.0，该语言的首席架构师Chris Lattner表示，Swift 2.0主要在语言基本语法、安全性和格式美观度这三方面进行了改进。除了这些新的功能特性，还有对语法的优化、修饰及美化，最后是Swift 1.x中最具影响力的错误处理机制。



这是因为你根本无法回避它。如果打算使用Swift 2.0的话，必须接受错误处理这样的机制，并且错误处理机制将改变Cocoa和Cocoa Touch框架中使用NSError与方法交互的方式。
 
历史一瞬：不起眼的开端
 
我们都知道，Swift语言作为Objective-C当前替代语言被推出，是OS X和iOS应用程序开发的“通用语”。在最初的版本中，Objective-C没有原生的异常处理机制。后来通过添加NSException类，还有 NS_DURING， NS_HANDLER和 NS_ENDHANDLER宏才有了异常处理。这种方案现在被称为“经典的异常处理”，还有这些宏都是基于setjmp()和longjmp()这两个C语言函数的。
 
异常捕获（exception-catching）看起来如下所示，在NS_DURING和NS_HANDLER宏之间抛出的任何异常都将会导致在NS_HANDLER和NS_ENDHANDLER宏之间执行相应的代码。
 


下面是立刻能触发抛出异常的方法（现在仍然可用）：
 


可以想象，这种手工处理异常的方式戏弄的是早期Cocoa框架程序开发人员。但是这些程序员还不至于到这份儿上，因为他们很少使用这种方式。无论在Cocoa还是Cocoa Touch框架下，异常通常都被归为灾难性的，不可恢复的错误，比如程序员造成的错误。上面的-someRiskyMethod就是很好的例子，由于实现部分没有准备好而引发了异常。在Cocoa和Cocoa Touch框架中，可恢复的错误由稍后讨论的NSError类来处理。

原生的异常处理

我想由于Objective-C中的经典异常处理机制对应的手工处理方式让人感觉闹心，于是苹果公司在Mac OS X 10.3（2003年10月）中发布了原生的异常处理机制，彼时还没有iOS系统。这本质上是将C++的异常处理嫁接到了Objective-C。异常处理的结构目前看起来是这样的：
 


原生的异常处理使你有机会为每个异常类型指定不同@catch部分。无论@try结果如何，@finally都要执行其对应的代码。

尽管原生的异常处理如所预期的那样抛出一个NSException异常，但是最明确的方法还是“@throw <expression>;”语句。通常你抛出的是NSException实例，但说不定什么对象会被抛出。

NSError

尽管Objective-C原生与经典的异常处理有许多优点，但Cocoa和Cocoa Touch框架应用程序开发人员仍然很少使用异常，而是限制程序出现程序员所导致的不可恢复的错误。使用NSError类处理可恢复的错误，这种方法早于使用异常处理。Swift 1.x也继承了NSError的样式。

在Swift 1.x中，Cocoa和Cocoa Touch的方法和函数可能不会返回一个布尔类型的false或者nil来表示一个失败（failure）的对象。另外，NSErrorPointer对象会被当作一个参数返回特定的失败信息。下面是个典型的例子：
 


程序员所导致的错误可以用Swift标准库（Swift Standard Library）函数fatalError("Error message”)来标记，将其在控制台记录为错误消息并无条件中止执行。还可以使用assert(), assertionFailure(), precondition()和preconditionFailure()这些函数。

Swift第一次发布时，一些非苹果平台开发人员已经准备好了火把和干草叉。他们声称Swift不能算是“真正的语言”，因为它缺乏异常处理。但是，Cocoa和Cocoa Touch社区对此不予理睬，我们知道NSError和NSException那个时候就存在了。就我个人而言，我相信苹果公司仍然在思考实现错误和异常处理的正确方式。我还认为直到问题解决了，苹果公司才会公开Swift源码。这一切问题在Swift 2.0中全被扫清了。

Swift 2.0中的错误处理

在Swift 2.0中，如果想要抛出错误，那么抛出的对象必须符合ErrorType协议。可能正如你所愿，NSError就符合该协议。枚举在这里用来给错误进行分类。
 


然后如果一个可能抛出一个或多个错误的函数或方法会被throws关键字标记：
 


为了捕获错误，新型的do-catch语句出现了：


 
这个do-catch语句和switch语句有一些相似之处，被捕获的错误详尽无遗，因此你可以使用这种样式来捕获抛出的错误。还要注意关键字try的使用。它是为了明确地标示抛出的代码行，因此当阅读代码的时候，你能够立刻找到错误在哪里。

关键字try的变体是“try!”。这个关键字大概也适用于那些程序员导致的错误。如果使用“try!”标记一个被调用的抛出对象中的方法，你等于告诉编译器这个错误永远不会发生，并且你也不需要捕获它。如果该语句本身产生了错误（error），应用程序会停止执行，那么你就要开始调试了。
 


与Cocoa和Cocoa Touch框架间的交互

现在的问题是，你如何在Swift 2.0中处理爷爷级的NSError API呢？苹果公司已经在Swift 2.0中为统一代码行为作了大量工作，并且已经为未来写入Swift的框架准备方法。Cocoa和Cocoa Touch中可以产生NSError实例的方法和函数有苹果公司的签名（ signature），可以自动转换为Swift新的错误处理方式。
例如，这个NSString的构造器（ initializer）在Swift 1.x中就有以下签名：
 


Swift 2.0中，签名被转换成：
 


注意：在Swift 2.0中，构造器不再被标记为failable，它并不需要NSErrorPointer来做参数，而是使用抛出异常的方式显式地指示潜在的失败。

下面的例子使用了这种新的签名：


 
注意错误是如何被捕获的，并且如何被转换成了一个NSError实例，这样你就可以获取与其相似API的信息了。事实上，任何ErrorType类型的实例都可以转换成NSError类型。

最后说说@finally

细心的读者可能已经注意到，Swift 2.0引入了一个新的do-catch语句，而不是do-catch-finally。不管是否捕捉到错误的情况下，你如何指定必须运行的代码呢？为此，现在可以使用defer语句，用来推迟代码块的执行直到当前的作用域结束。
 

 
Swift 2.0将Cocoa和Cocoa Touch的错误处理机制凝聚为具有现代风格的用法，这是一项伟大的工作，也会使许多程序员倍感亲切。统一行为是不错的定位，会使Swift语言和其所继承的框架逐步发展。
 

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