C++中错误码替代异常的实现方法 – 错误处理策略与代码示例

在C++中，使用错误码（Error Code）替代异常（Exception）是一种常见的错误处理策略，尤其在性能敏感或嵌入式开发中。以下是实现错误码替代异常的详细方法及示例：

1. 定义明确的错误码

使用枚举或整数常量定义错误码，确保每个错误有标识：

enum class ErrorCode {
    Success = 0,
    InvalidInput,
    FileNotFound,
    OutOfMemory,
    NetworkError
};

2. 通过函数返回值传递错误码

函数通过返回值返回错误码，实际结果通过输出参数（指针/引用）传递：

ErrorCode ReadFile(const std::string& path, std::string& content) {
    if (path.empty()) {
        return ErrorCode::InvalidInput;
    }
    
    std::ifstream file(path);
    if (!file.is_open()) {
        return ErrorCode::FileNotFound;
    }
    
    content.assign(std::istreambuf_iterator<char>(file), {});
    return ErrorCode::Success;
}

3. 检查错误码并处理

调用方需显式检查返回值，处理错误或传播错误：

void ProcessFile() {
    std::string content;
    ErrorCode err = ReadFile("data.txt", content);
    
    if (err != ErrorCode::Success) {
        // 处理错误
        std::cerr << "Error: " << static_cast<int>(err) << std::endl;
        return;
    }
    
    // 正常逻辑
    std::cout << "File content: " << content << std::endl;
}

4. 链式错误传播

在多层调用中，逐层返回错误码：

ErrorCode ParseData(const std::string& raw, Data& output) {
    if (raw.empty()) {
        return ErrorCode::InvalidInput;
    }
    // 解析逻辑...
    return ErrorCode::Success;
}

ErrorCode LoadAndParse(const std::string& path, Data& output) {
    std::string content;
    ErrorCode err = ReadFile(path, content);
    if (err != ErrorCode::Success) {
        return err; // 传播错误
    }
    return ParseData(content, output);
}

5. 结合`std::error_code`（C++11及以上）

利用标准库的<system_error>机制，实现更通用的错误码：

#include <system_error>

std::error_code ReadFile(const std::string& path, std::string& content) {
    if (path.empty()) {
        return std::make_error_code(std::errc::invalid_argument);
    }
    
    std::ifstream file(path);
    if (!file) {
        return std::make_error_code(std::errc::no_such_file_or_directory);
    }
    
    content.assign(std::istreambuf_iterator<char>(file), {});
    return {}; // 默认构造表示成功
}

6. 错误码与错误信息映射

为错误码添加描述信息，方便调试：

std::string ErrorToString(ErrorCode code) {
    switch (code) {
        case ErrorCode::Success:       return "Success";
        case ErrorCode::InvalidInput:  return "Invalid input";
        case ErrorCode::FileNotFound:  return "File not found";
        default:                       return "Unknown error";
    }
}

7. 与异常共存的场景

若需部分保留异常（如构造函数），可通过noexcept标记不抛异常的函数：

class Resource {
public:
    ErrorCode load(const std::string& path) noexcept {
        // 使用错误码而非异常
    }
};

8. 优缺点对比

| 错误码 | 异常 |
|------------|----------|
| 显式处理，可控性强 | 自动传播，代码简洁 |
| 无栈展开开销，性能高 | 栈展开成本高 |
| 易与C接口兼容 | 需异常安全设计 |

通过定义清晰的错误码、严格检查返回值、结合标准库工具（如std::error_code），可以高效替代异常机制。关键在于保持一致性：所有函数必须明确约定错误码的传递方式，调用方需及时处理错误。

// 来源：https://www.nzw6.com