Unix错误信息传递--errno

这篇博客介绍了unix错误处理中重要的概念:errno,介绍了它的定义,作用和注意事项

一. 错误总是不可避免的...

在计算机中因为各种内外部原因,错误是不可避免的,异常处理是程序的组成部分。
比如,我们想获取一个文件的基本信息,可以调用系统函数

int stat(const char *restrict pathname, struct stat *restrict buf);

如果成功,文件的信息会通过第二个参数buf返回;但也可能会失败,失败的原因可能是
文件不存在,也可能是没有访问权限或者其他原因。
那么操作系统如何告诉我们发生了错误?更进一步,操作系统如何告知调用者错误的具体
原因呢?

根据stat函数的man文档,我们知道,可以通过返回值来判断是否成功,返回值等于0表
示成功,返回-1表示失败
那具体错误原因呢?这时errno就登场了,errno相当于一个错误码,当stat发生
错误时,会设置errno的值,我们可以通过检查errno来得到具体的错误信息。

一般的代码片段如下:

    struct stat sb;
    if (stat("./not_exist.txt", &sb) == -1)
    {
        printf("errorno is: %d\n", errno);
        printf("error msg produced by strerror(): %s\n", strerror(errno));
        perror("error msg produced by perror");
    }

上述代码中,strerrorperror是两个有用的函数。strerror能够将errno转化为
对应错误信息的字符串,perror能够直接打印出错误信息,errno没有出现在perror
的输入参数中,这个问题后面在讲

二 常见错误码

Linux中可以通过man errno.3指令来查看常见错误码,错误码作为常量定义在errno.h
文件中,常见的错误码定义如下(取自errno-bash.h文件):

#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  /* I/O error */
#define ENXIO        6  /* No such device or address */
#define E2BIG        7  /* Argument list too long */
#define ENOEXEC      8  /* Exec format error */
#define EBADF        9  /* Bad file number */
#define ECHILD      10  /* No child processes */
#define EAGAIN      11  /* Try again */
#define ENOMEM      12  /* Out of memory */
#define EACCES      13  /* Permission denied */
#define EFAULT      14  /* Bad address */
#define ENOTBLK     15  /* Block device required */
#define EBUSY       16  /* Device or resource busy */
#define EEXIST      17  /* File exists */
#define EXDEV       18  /* Cross-device link */
#define ENODEV      19  /* No such device */
#define ENOTDIR     20  /* Not a directory */
#define EISDIR      21  /* Is a directory */
#define EINVAL      22  /* Invalid argument */
#define ENFILE      23  /* File table overflow */
#define EMFILE      24  /* Too many open files */
#define ENOTTY      25  /* Not a typewriter */
#define ETXTBSY     26  /* Text file busy */
#define EFBIG       27  /* File too large */
#define ENOSPC      28  /* No space left on device */
#define ESPIPE      29  /* Illegal seek */
#define EROFS       30  /* Read-only file system */
#define EMLINK      31  /* Too many links */
#define EPIPE       32  /* Broken pipe */
#define EDOM        33  /* Math argument out of domain of func */
#define ERANGE      34  /* Math result not representable */

错误码可以分为两类:致命错误和非致命错误。
致命错误无法恢复,程序只能立刻终止运行
非致命错误大多数情况下暂时的(比如网络短暂异常),程序可以处理这些错误,稍后重试,
增强程序健壮性

三 注意事项

errno有两个性质:

  1. 正常的系统调用不会改变errno的值,只有错误的系统调用才会修改errno的值
    这意味着,errno始终记录着最近一次调用错误的错误码,我们不能通过检查errno
    判断是否发生错误,是否发生错误需要通过系统调用的返回值来判断,在确定发生了错误
    之后,在去检查errno获得具体的错误原因。
    这个性质也是一开始提到的perror不需要errno作为参数的原因。
  2. errno不会等于0

四 errno的内部实现

errno是一个整数,可以简单实现为:

extern int errno

上面的实现方式非常简单,可惜在多线程的情况下会发生错误,因为当多个线程需要同时修改
errno时,前一个线程的值会被后一个线程覆盖,因此,每一个现成需要自己的errno
Linux中,errno的真实定义是:

extern int *_ _errno_location(void);
#define errno (*_ _errno_location())

例子

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>  //strerror()

/**
 * When an error occurs in one of the UNIX System functions, a negative value 
 * is often returned, and the integer errno is usually set to a value that 
 * tells why
 */
int
main(int argc, char* argv[])
{
    struct stat sb;
    if (stat("./not_exist.txt", &sb) == -1)
    {
        printf("errorno is: %d\n", errno);
        printf("error msg produced by strerror(): %s\n", strerror(errno));
        perror("error msg produced by perror");
    }
    if (stat("./errno.c", &sb) == 0)
    {
        //errno is never cleared by a routine if an error does not occur
        perror("last error msg is");
    } 
}

输出结果为:

errorno is: 2
error msg produced by strerror(): No such file or directory
error msg produced by perror: No such file or directory
last error msg is: No such file or directory

参考资料

  • Linux系统文件:/usr/include/asm-generic/errno-base.h
  • Advanced Programming in the Unix Environment(3rd) P14 Error Handling
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