32、断言与错误处理：assert、errno、异常处理模式

错误处理这件事，说实话，是很多C语言新手最容易忽视的环节。我见过太多代码，函数跑得欢，但一遇到异常情况就直接崩了。你想想看，一个嵌入式系统跑在产线上，突然因为一个空指针挂了——那可不是闹着玩的。

今天我们就来聊聊C语言里的错误处理三板斧：assert、errno，以及更高级的异常处理模式。这些东西，说白了就是给你的代码装上「安全气囊」。

assert：开发阶段的「哨兵」

assert 是个宏，定义在 <assert.h> 里。它的作用很简单：检查一个表达式是否为真。如果为假，就打印错误信息并终止程序。

#include <assert.h>

void set_baudrate(int rate) {
    assert(rate > 0);  // 波特率必须为正数
    // 实际设置代码...
}

我个人习惯在函数入口处放几个 assert，专门检查参数合法性。比如指针不能为NULL、索引不能越界、除数不能为零。这些检查在调试阶段能帮你快速定位问题。

errno：系统调用的「晴雨表」

errno 是一个全局变量，定义在 <errno.h> 里。很多标准库函数（比如文件操作、数学函数）在出错时会设置 errno 的值，告诉你具体出了什么问题。

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

FILE *fp = fopen("config.txt", "r");
if (fp == NULL) {
    fprintf(stderr, "打开文件失败: %s\n", strerror(errno));
    return -1;
}

这里有个坑要注意：errno 的值不会自动清零。如果前一个函数出错了，后一个函数成功了，errno 可能还保留着之前的错误码。所以正确的做法是：在调用可能设置 errno 的函数之前，先把 errno 置为0。

异常处理模式：从「裸奔」到「武装」

C语言没有C++/Java那种 try-catch 机制，但我们可以自己搭一套异常处理模式。常用的有几种：

1. 返回值模式

这是最基础的方式。函数返回一个状态码，调用方检查这个码来判断是否成功。

typedef enum {
    ERR_OK = 0,
    ERR_NULL_PTR,
    ERR_INVALID_PARAM,
    ERR_TIMEOUT,
    ERR_HARDWARE
} error_t;

error_t sensor_read(float *value) {
    if (value == NULL) return ERR_NULL_PTR;
    if (!sensor_is_ready()) return ERR_HARDWARE;
    // 读取传感器...
    return ERR_OK;
}

// 调用方
float temp;
error_t err = sensor_read(&temp);
if (err != ERR_OK) {
    // 处理错误
}

我个人比较推荐这种方式。它清晰、可控，而且没有额外的性能开销。唯一的缺点就是代码里会多出很多 if 判断——但这是必要的代价。

2. goto + 清理标签模式

在资源分配比较复杂的函数里，goto 反而能让错误处理更干净。

int init_system(void) {
    int ret = -1;
    void *buf = NULL;
    FILE *fp = NULL;

    buf = malloc(1024);
    if (buf == NULL) goto cleanup;

    fp = fopen("data.bin", "rb");
    if (fp == NULL) goto cleanup;

    // 初始化成功
    ret = 0;
    return ret;

cleanup:
    if (fp) fclose(fp);
    if (buf) free(buf);
    return ret;
}

3. setjmp/longjmp 模式

这是C语言里最接近「异常捕获」的机制。不过说实话，我很少用。因为它会跳过栈上的局部变量清理，容易造成资源泄漏。

#include <setjmp.h>

jmp_buf env;

void risky_function(void) {
    if (something_wrong) {
        longjmp(env, 1);  // 跳回 setjmp 处
    }
}

int main(void) {
    if (setjmp(env) == 0) {
        risky_function();  // 正常路径
    } else {
        // 异常处理
    }
}

知识体系总览

下面这张图把今天讲的内容串了起来。你可以看到三种错误处理手段各自的应用场景和关系。

实战建议：怎么选？

说了这么多，到底该用哪种？我个人的经验是这样的：

场景	推荐方式	原因
调试阶段检查参数	assert	零开销，快速定位
文件/网络/数学函数	errno	标准库自带，信息丰富
一般函数错误	返回值模式	清晰可控，无副作用
复杂资源管理	goto + 清理标签	统一出口，避免泄漏
深层嵌套错误传播	setjmp/longjmp	慎用，仅限特殊场景

嗯，今天就聊到这里。记住：好的错误处理，是你看不到它，但它一直在保护你。