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[English version](/posts/c教程/en-US/07-Working Close to the System/069-Error Handling and Return Codes)

每个 C 程序，从最小的脚本到 Linux 内核本身，都依赖于错误代码和返回值来传达成功或失败。与高级语言不同，C 没有例外，只有清晰、明确的状态代码和errno.

掌握这些模式将使您的程序健壮、可预测且专业。

步骤 1. 退出代码和 main() ​

每个进程都会向操作系统返回一个整数退出代码。按照惯例：

-0→ 成功

  • 非零 → 失败或特定错误
#include <stdio.h>
int main(void) {
    printf("Everything OK!\n");
    return 0; // exit success
}

在你的 shell 中检查它：

./program
echo $?

输出：

Everything OK!
0

如果返回非零值：

return 1;

然后$?将1，意味着失败。

步骤 2. 使用 EXIT_SUCCESS 和 EXIT_FAILURE ​

使用标准宏代替硬编码数字<stdlib.h>:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void) {
    printf("Failed to open file.\n");
    return EXIT_FAILURE;
}

这些提高了可移植性和可读性。

步骤 3. 全局错误号 ​

当库或系统调用失败时，它通常会设置一个名为的全局变量errno。它声明于<errno.h>.

#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main(void) {
    int fd = open("nonexistent.txt", O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        printf("Error opening file: %s\n", strerror(errno));
    }
}

输出：

Error opening file: No such file or directory

errno存储一个整数代码，但是strerror()将其转换为可读的消息。

步骤 4. 常见 errno 值 ​

代码宏意义
2ENOENT没有这样的文件或目录
13EACCES权限被拒绝
12ENOMEM内存不足
22EINVAL无效参数
9EBADF错误的文件描述符
11EAGAIN资源暂时不可用

您可以直接检查它们：

if (errno == EACCES) { ... }

步骤 5. perror() 函数 ​

打印错误消息的更简单方法是perror()，它会自动使用当前errno.

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main(void) {
    int fd = open("nothing.txt", O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
    }
}

输出：

open: No such file or directory

步骤 6. 返回有意义的代码 ​

好的 C 程序将内部错误转换为有意义的退出代码。

示例：文件复制程序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc != 3) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s src dest\n", argv[0]);
        return 1;
    }
    FILE *src = fopen(argv[1], "r");
    if (!src) {
        perror("fopen src");
        return 2;
    }
    FILE *dst = fopen(argv[2], "w");
    if (!dst) {
        perror("fopen dst");
        fclose(src);
        return 3;
    }
    fclose(src);
    fclose(dst);
    return 0;
}

现在，每个退出代码代表一种特定类型的故障。

步骤 7. 重置并检查 errno ​

一些系统调用设置errno只有当他们失败时。因此，如果您打算稍后检查它，请务必在使用前重置它：

#include <errno.h>
errno = 0;
if (some_syscall() == -1) {
    perror("syscall failed");
}

步骤 8. 自定义错误处理助手 ​

您可以创建自己的函数来简化错误处理。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void die(const char *msg) {
    perror(msg);
    exit(EXIT_FAILURE);
}
int main(void) {
    FILE *f = fopen("no.txt", "r");
    if (!f) die("fopen");
}

输出：

fopen: No such file or directory

这种模式出现在整个 Unix 实用程序中。

步骤 9. 处理部分故障 ​

并非所有错误都应该中止您的程序。有时您应该记录、重试或忽略。

FILE *f = fopen("optional.conf", "r");
if (!f) {
    fprintf(stderr, "Warning: config file missing, using defaults.\n");
}

这种优雅的降级是很好的设计。

步骤 10. 小代码：安全文件阅读器 ​

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
int main(void) {
    FILE *f = fopen("data.txt", "r");
    if (!f) {
        fprintf(stderr, "Error: %s\n", strerror(errno));
        return EXIT_FAILURE;
    }
    char buf[64];
    while (fgets(buf, sizeof(buf), f))
        printf("%s", buf);
    fclose(f);
    return EXIT_SUCCESS;
}

输出（如果缺少文件）：

Error: No such file or directory

为什么它很重要 ​

错误处理将玩具程序与真实软件分开：

  • 每个系统调用都可能失败，请做好准备。
  • 始终检查返回值。
  • 始终报告失败的原因。

按照惯例：

  • 返回0关于成功。
  • 对于可恢复或致命错误返回非零值。
  • 打印消息至stderr， 不是stdout.

自己尝试一下 ​

  1. 打开一个不存在的文件并打印完整的文件errno价值。
  2. 构建一个小型实用程序，为特定问题返回特定代码。
  3. 使用perror()与strerror()并比较他们的输出。
  4. 添加一个die()帮助你之前的练习。
  5. 编写一个安全包装器，在以下情况下重试系统调用：errno == EAGAIN.

接下来，您将在练习 70：用 C 语言构建 Mini Shell 中将所有这些内容放在一起，其中您将处理进程、管道和信号以创建您自己的工作 Unix shell 原型。

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