码农zhh-cui的开发日志-程序中的错误处理方法

概述

在C/C++程序中，设定了三种处理程序错误/异常的方法，来表达程序出错了，它们在OpenCV库中也有体现。

利用函数返回值/某些全局变量。
利用断言。
利用异常(try-throw-catch)。

以下代码在OpenCV 2.4.4和g++ 4.6.3编译通过。

C/C++

主要参照C++参考中对各标准库的文字解释和示例代码，完成下述内容。

errno

“errno.h”/“cerrno”头文件中定义了int类型的全局变量errno，初始值是0，所有C/C++标准库函数都有可能将值修改为非0，表示程序出错了。errno会被重复修改，值是最后一次修改的结果，也就表达了最后一次错误的内容。

errno不仅会被标准库函数修改，也能被用户程序修改。一般用来检查标准库函数是否出错，建议的使用方法是：在使用之前先置0，然后调用库函数，接着检查该值。

一般来说，不仅需要检测到错误，还需要将错误提示出来。这就需要用到另外两个标准库函数。

“stdio.h”/“cstdio”中的“perror()”函数

对errno的调用是隐藏起来的，所以不用显式声明库的头文件。

 1 #include <cstdio>
 2 
 3 int main(int argc, char **argv) {
 4     FILE *pFile = fopen("unexist.txt", "rb");
 5     if (NULL == pFile) {
 6         perror("Error");
 7     } else {
 8         fclose(pFile);
 9     }
10     return 0;
11 }

运行结果：

1 Error: No such file or directory

其中，“: No such file or directory”是函数“perror()”添加的。

“string.h”/“cstring”中的“strerror()”函数

对errno的调用是显式的，所以需要声明库的头文件。

 1 #include <cerrno>
 2 #include <cstring>
 3 #include <cstdio>
 4 #include <iostream>
 5 
 6 int main(int argc, char **argv) {
 7     FILE *pFile = fopen("unexist.txt", "rb");
 8     if (NULL == pFile) {
 9         std::cout << "Error: " << strerror(errno) << std::endl;
10     } else {
11         fclose(pFile);
12     }
13     return 0;
14 }

运行结果：

1 Error: No such file or directory

其中，“No such file or directory”是函数“strerror()”输出的。

assert

“assert.h”/“cassert”头文件中定义了宏函数 void assert(int expression) 如果表达式“expression”的值为0，则触发错误，在标准错误设备（stderr）上输出一条消息，并立刻调用“abort()”函数，退出程序。

输出内容依赖于库的实现，但一般会包含表达式、源文件名称、行号。

设计该宏函数是为了捕捉编程错误，而不是用户输入错误或者程序运行时错误。当程序依照Release模式编译时，通常需要提前先定义“NDEBUG”宏，则代码中的assert语句将不起作用。

1 //#define NDEBUG
2 #include <cassert>
3 #include <iostream>
4 
5 int main(int argc, char **argv) {
6     const size_t a = 10;
7     assert(a == 100);
8     return 0;
9 }

运行结果：

1 test: test.cpp:7: int main(int, char**): Assertion `a == 100' failed.

signal

“signal.h”/“csignal”头文件，设计主要用来捕捉程序运行中的信号，包括（担心翻译出来不准确，就直接拷贝过来了）：

SIGABRT (Signal Abort) Abnormal termination, such as is initiated by the abort function.
SIGFPE (Signal Floating-Point Exception) Erroneous arithmetic operation, such as zero divide or an operation resulting in overflow (not necessarily with a floating-point operation).
SIGILL (Signal Illegal Instruction) Invalid function image, such as an illegal instruction. This is generally due to a corruption in the code or to an attempt to execute data.
SIGINT (Signal Interrupt) Interactive attention signal. Generally generated by the application user.
SIGSEGV (Signal Segmentation Violation) Invalid access to storage: When a program tries to read or write outside the memory it has allocated.
SIGTERM (Signal Terminate) Termination request sent to program.

大概流程是：利用“raise()”函数触发信号，或者程序运行中某种事件触发信号，程序立即进入通过“signal()”函数注册的对应的处理函数，然后程序回来继续运行。

这方面网上详细资料很多，就不多解释了。下面例子是利用SIGINT信号修改signaled值。这里利用了“raise()”函数。

 1 #include <csignal>
 2 #include <iostream>
 3 
 4 sig_atomic_t signaled = 0;
 5 
 6 void my_handler(int param) {
 7     std::cout << "In my_handler() function" << std::endl;
 8     signaled = 1;
 9 }
10 
11 int main(int argc, char **argv) {
12     void (*handler)(int);
13     handler = signal(SIGINT, my_handler);
14     std::cout << "Wait for SIGINT." << std::endl;
15     raise(SIGINT);
16     std::cout << "Continue. Exit." << std::endl;
17     return 0;
18 }

特别指出，在my_handler()中调用标准输入输出函数是不建议的，不应该的，不合适的，应当避免，这里仅仅为了让执行顺序更清晰。请一定注意！

运行结果：

1 Wait for SIGINT.
2 In my_handler() function
3 Continue. Exit.

利用键盘触发：

 1 #include <csignal>
 2 #include <iostream>
 3 
 4 sig_atomic_t signaled = 0;
 5 
 6 void my_handler(int param) {
 7     std::cout << "In my_handler() function" << std::endl;
 8     signaled = 1;
 9 }
10 
11 int main(int argc, char **argv) {
12     void (*handler)(int);
13     handler = signal(SIGINT, my_handler);
14     std::cout << "Wait for SIGINT." << std::endl;
15     while (!signaled);
16     std::cout << "Continue. Exit." << std::endl;
17     return 0;
18 }

运行结果：

1 Wait for SIGINT.
2 ^CIn my_handler() function    <---这里按下了ctrl-c组合键。
3 Continue. Exit.

exception

“exception”头文件定义了基本的异常类和几个异常处理函数。“stdexcept”头文件定义了两个派生类，分别是逻辑错误和运行时错误。“fenv.h”/“cfenv”头文件定义了跟浮点数有关的异常，但该头文件是新的C++标准才有的（C++ 11），所以暂时不讨论。

异常的继承关系（不包括C++ 11的内容）：

exception
    |-- bad_alloc
    |-- bad_cast
    |-- bad_exception
    |-- bad_typeid
    |-- ios_base::failure
    |-- logic_error
    |   |-- domain_error
    |   |-- invalid_error
    |   |-- length_error
    |   |-- out_of_range
    |-- runtime_error
        |-- range_error
        |-- overflow_error
        |-- underflow_error

这方面网上详细资料很多，就不多解释了。

OpenCV

主要参照OpenCV参考手册中的文字解释和示例代码，使用C++语法，完成下述内容。

CV_Assert

CV_Assert与前面的assert基本一致。当条件为0的时候，自动触发（raise）一个错误（下面要讲的error）。该表达式在Debug和Release两种编译模式下都有效。另一个CV_DbgAssert仅在Debug编译模式有效。

1 #include <opencv2/opencv.hpp>
2 
3 int main(int argc, char **argv) {
4     CV_DbgAssert(3 == 2);
5     CV_Assert(1 == 0);
6     return 0;
7 }

Debug模式编译，运行结果：

1 OpenCV Error: Assertion failed (3 == 2) in main, file test.cpp, line 4
2 terminate called after throwing an instance of 'cv::Exception'
3   what():  test.cpp:197: error: (-215) 3 == 2 in function main

Release模式编译，运行结果：

1 OpenCV Error: Assertion failed (1 == 0) in main, file test.cpp, line 5
2 terminate called after throwing an instance of 'cv::Exception'
3   what():  test.cpp:198: error: (-215) 1 == 0 in function main

error

具体有三种调用方式。

第一种

函数“error()”，参数是一个cv::Exception对象。

1 #include <opencv2/opencv.hpp>
2 
3 int main(int argc, char **argv) {
4     error(cv::Exception(10, "Error description", "main", "test.cpp", 4));
5     return 0;
6 }

运行结果：

1 OpenCV Error: Unknown status code 10 (Error description) in main, file test.cpp, line 4
2 terminate called after throwing an instance of 'cv::Exception'
3   what():  test.cpp:4: error: (10) Error description in function main

第二种

函数“CV_Error(error_code, error_msg)”，参数是错误代码和错误描述。

1 #include <opencv2/opencv.hpp>
2 
3 int main(int argc, char **argv) {
4     CV_Error(10, "Error description.");
5     return 0;
6 }

运行结果：

1 OpenCV Error: Unknown status code 10 (Error description.) in main, file test.cpp, line 4
2 terminate called after throwing an instance of 'cv::Exception'
3   what():  test.cpp:4: error: (10) Error description. in function main

第三种

函数“CV_Error_(error_code, (args))”，参数是错误代码和错误描述，但错误描述支持动态生成。

1 #include <opencv2/opencv.hpp>
2 
3 int main(int argc, char **argv) {
4     size_t a = 0;
5     size_t b = 255;
6     CV_Error_(10, ("value a = %d, b = %d", a, b));
7     return 0;
8 }

运行结果：

1 OpenCV Error: Unknown status code 10 (value a = 0, b = 255) in main, file test.cpp, line 6
2 terminate called after throwing an instance of 'cv::Exception'
3   what():  test.cpp:6: error: (10) value a = 0, b = 255 in function main

关于error_code

OpenCV内定了如下错误代码，都是int类型。

 1 typedef int CVStatus;
 2 
 3 enum {
 4  CV_StsOk=                       0,  /* everithing is ok                */
 5  CV_StsBackTrace=               -1,  /* pseudo error for back trace     */
 6  CV_StsError=                   -2,  /* unknown /unspecified error      */
 7  CV_StsInternal=                -3,  /* internal error (bad state)      */
 8  CV_StsNoMem=                   -4,  /* insufficient memory             */
 9  CV_StsBadArg=                  -5,  /* function arg/param is bad       */
10  CV_StsBadFunc=                 -6,  /* unsupported function            */
11  CV_StsNoConv=                  -7,  /* iter. didn't converge           */
12  CV_StsAutoTrace=               -8,  /* tracing                         */
13  CV_HeaderIsNull=               -9,  /* image header is NULL            */
14  CV_BadImageSize=              -10, /* image size is invalid           */
15  CV_BadOffset=                 -11, /* offset is invalid               */
16  CV_BadDataPtr=                -12, /**/
17  CV_BadStep=                   -13, /**/
18  CV_BadModelOrChSeq=           -14, /**/
19  CV_BadNumChannels=            -15, /**/
20  CV_BadNumChannel1U=           -16, /**/
21  CV_BadDepth=                  -17, /**/
22  CV_BadAlphaChannel=           -18, /**/
23  CV_BadOrder=                  -19, /**/
24  CV_BadOrigin=                 -20, /**/
25  CV_BadAlign=                  -21, /**/
26  CV_BadCallBack=               -22, /**/
27  CV_BadTileSize=               -23, /**/
28  CV_BadCOI=                    -24, /**/
29  CV_BadROISize=                -25, /**/
30  CV_MaskIsTiled=               -26, /**/
31  CV_StsNullPtr=                -27, /* null pointer */
32  CV_StsVecLengthErr=           -28, /* incorrect vector length */
33  CV_StsFilterStructContentErr= -29, /* incorr. filter structure content */
34  CV_StsKernelStructContentErr= -30, /* incorr. transform kernel content */
35  CV_StsFilterOffsetErr=        -31, /* incorrect filter ofset value */
36  CV_StsBadSize=                -201, /* the input/output structure size is incorrect  */
37  CV_StsDivByZero=              -202, /* division by zero */
38  CV_StsInplaceNotSupported=    -203, /* in-place operation is not supported */
39  CV_StsObjectNotFound=         -204, /* request can't be completed */
40  CV_StsUnmatchedFormats=       -205, /* formats of input/output arrays differ */
41  CV_StsBadFlag=                -206, /* flag is wrong or not supported */
42  CV_StsBadPoint=               -207, /* bad CvPoint */
43  CV_StsBadMask=                -208, /* bad format of mask (neither 8uC1 nor 8sC1)*/
44  CV_StsUnmatchedSizes=         -209, /* sizes of input/output structures do not match */
45  CV_StsUnsupportedFormat=      -210, /* the data format/type is not supported by the function*/
46  CV_StsOutOfRange=             -211, /* some of parameters are out of range */
47  CV_StsParseError=             -212, /* invalid syntax/structure of the parsed file */
48  CV_StsNotImplemented=         -213, /* the requested function/feature is not implemented */
49  CV_StsBadMemBlock=            -214, /* an allocated block has been corrupted */
50  CV_StsAssert=                 -215, /* assertion failed */
51  CV_GpuNotSupported=           -216,
52  CV_GpuApiCallError=           -217,
53  CV_OpenGlNotSupported=        -218,
54  CV_OpenGlApiCallError=        -219
55 };

Exception

OpenCV中定义的标准异常类型。构造函数主要会用到如下形式：

1 Exception(int _code, const string& _err, const string& _func, const string& _file, int _line);

可以用做函数“error()”的参数，也可以在try中作为throw的对象，然后被catch。

 1 #include <opencv2/opencv.hpp>
 2 
 3 int main(int argc, char **argv) {
 4     try {
 5         throw cv::Exception(10, "Error description.", "main", "test.cpp", 5);
 6     } catch (cv::Exception &ex) {
 7         std::cout << ex.what() << std::endl;
 8     }
 9     return 0;
10 }

运行结果：

1 test.cpp:5: error: (10) Error description. in function main