.. highlight:: c 错误处理 ======== :link_to_translation:`en:[English]` 概述 ---- 在应用程序开发中，及时发现并处理在运行时期的错误，对于保证应用程序的健壮性非常重要。常见的运行时错误有如下几种： - 可恢复的错误： - 通过函数的返回值（错误码）表示的错误 - 使用 ``throw`` 关键字抛出的 C++ 异常 - 不可恢复（严重）的错误： - 断言失败（使用 ``assert`` 宏或者其它类似方法）或者直接调用 ``abort()`` 函数造成的错误 - CPU 异常：访问受保护的内存区域、非法指令等 - 系统级检查：看门狗超时、缓存访问错误、堆栈溢出、堆栈粉碎、堆栈损坏等 本文将介绍 ESP-IDF 中针对可恢复错误的错误处理机制，并提供一些常见错误的处理模式。 关于如何处理不可恢复的错误，请查阅 :doc:`不可恢复错误 `。 错误码 ------ ESP-IDF 中大多数函数会返回 :cpp:type:`esp_err_t` 类型的错误码， :cpp:type:`esp_err_t` 实质上是带符号的整型，``ESP_OK`` 代表成功（没有错误），具体值定义为 0。 在 ESP-IDF 中，许多头文件都会使用预处理器，定义可能出现的错误代码。这些错误代码通常均以 ``ESP_ERR_`` 前缀开头，一些常见错误（比如内存不足、超时、无效参数等）的错误代码则已经在 ``esp_err.h`` 文件中定义好了。此外，ESP-IDF 中的各种组件 (component) 也都可以针对具体情况，自行定义更多错误代码。 完整错误代码列表，请见 :doc:`错误代码参考 <../api-reference/error-codes>` 中查看完整的错误列表。 错误码到错误消息 ---------------- 错误代码并不直观，因此 ESP-IDF 还可以使用 :cpp:func:`esp_err_to_name` 或者 :cpp:func:`esp_err_to_name_r` 函数，将错误代码转换为具体的错误消息。例如，我们可以向 :cpp:func:`esp_err_to_name` 函数传递错误代码 ``0x101``，可以得到返回字符串 “ESP_ERR_NO_MEM”。这样一来，我们可以在日志中输出更加直观的错误消息，而不是简单的错误码，从而帮助研发人员更快理解发生了何种错误。 此外，如果出现找不到匹配的 ``ESP_ERR_`` 值的情况，函数 :cpp:func:`esp_err_to_name_r` 则会尝试将错误码作为一种 `标准 POSIX 错误代码 `_ 进行解释。具体过程为：POSIX 错误代码（例如 ``ENOENT``， ``ENOMEM``）定义在 ``errno.h`` 文件中，可以通过 ``errno`` 变量获得，进而调用 ``strerror_r`` 函数实现。在 ESP-IDF 中，``errno`` 是一个基于线程的局部变量，即每个 FreeRTOS 任务都有自己的 ``errno`` 副本，通过函数修改 ``errno`` 也只会作用于当前任务中的 ``errno`` 变量值。 该功能（即在无法匹配 ``ESP_ERR_`` 值时，尝试用标准 POSIX 解释错误码）默认启用。用户也可以禁用该功能，从而减小应用程序的二进制文件大小，详情可见 :ref:`CONFIG_ESP_ERR_TO_NAME_LOOKUP`。注意，该功能对禁用并不影响 :cpp:func:`esp_err_to_name` 和 :cpp:func:`esp_err_to_name_r` 函数的定义，用户仍可调用这两个函数转化错误码。在这种情况下， :cpp:func:`esp_err_to_name` 函数在遇到无法匹配错误码的情况会返回 ``UNKNOWN ERROR``，而 :cpp:func:`esp_err_to_name_r` 函数会返回 ``Unknown error 0xXXXX(YYYYY)``，其中 ``0xXXXX`` 和 ``YYYYY`` 分别代表错误代码的十六进制和十进制表示。 .. _esp-error-check-macro: ``ESP_ERROR_CHECK`` 宏 ---------------------- 宏 :cpp:func:`ESP_ERROR_CHECK` 的功能和 ``assert`` 类似，不同之处在于：这个宏会检查 :cpp:type:`esp_err_t` 的值，而非判断 ``bool`` 条件。如果传给 :cpp:func:`ESP_ERROR_CHECK` 的参数不等于 :c:macro:`ESP_OK` ，则会在控制台上打印错误消息，然后调用 ``abort()`` 函数。 错误消息通常如下所示： .. code:: bash ESP_ERROR_CHECK failed: esp_err_t 0x107 (ESP_ERR_TIMEOUT) at 0x400d1fdf file: "/Users/user/esp/example/main/main.c" line 20 func: app_main expression: sdmmc_card_init(host, &card) Backtrace: 0x40086e7c:0x3ffb4ff0 0x40087328:0x3ffb5010 0x400d1fdf:0x3ffb5030 0x400d0816:0x3ffb5050 - 第一行打印错误代码的十六进制表示，及该错误在源代码中的标识符。这个标识符取决于 :ref:`CONFIG_ESP_ERR_TO_NAME_LOOKUP` 选项的设定。最后，第一行还会打印程序中该错误发生的具体位置。 - 下面几行显示了程序中调用 :cpp:func:`ESP_ERROR_CHECK` 宏的具体位置，以及传递给该宏的参数。 - 最后一行打印回溯结果。对于所有不可恢复错误，这里在应急处理程序中打印的内容都是一样的。更多有关回溯结果的详细信息，请参阅 :doc:`不可恢复错误 ` 。 .. note:: 如果使用 :doc:`IDF monitor <../get-started/idf-monitor>`, 则最后一行回溯结果中的地址将会被替换为相应的文件名和行号。 错误处理模式 ------------ 1. 尝试恢复。根据具体情况不同，我们具体可以： - 在一段时间后，重新调用该函数； - 尝试删除该驱动，然后重新进行“初始化”； - 采用其他带外机制，修改导致错误发生的条件（例如，对一直没有响应的外设进行复位等）。 示例： .. code:: c esp_err_t err; do { err = sdio_slave_send_queue(addr, len, arg, timeout); // 如果发送队列已满就不断重试 } while (err == ESP_ERR_TIMEOUT); if (err != ESP_OK) { // 处理其他错误 } 2. 将错误传递回调用程序。在某些中间件组件中，采用此类处理模式代表函数必须以相同的错误码退出，这样才能确保所有分配的资源都能得到释放。 示例： .. code:: c sdmmc_card_t* card = calloc(1, sizeof(sdmmc_card_t)); if (card == NULL) { return ESP_ERR_NO_MEM; } esp_err_t err = sdmmc_card_init(host, &card); if (err != ESP_OK) { // 释放内存 free(card); // 将错误码传递给上层（例如通知用户） // 或者，应用程序可以自定义错误代码并返回 return err; } 3. 转为不可恢复错误，比如使用 ``ESP_ERROR_CHECK``。详情请见 `ESP_ERROR_CHECK 宏 <#esp-error-check-macro>`_ 章节。 对于中间件组件而言，通常并不希望在发生错误时中止应用程序。不过，有时在应用程序级别，这种做法是可以接受的。 在 ESP-IDF 的示例代码中，很多都会使用 ``ESP_ERROR_CHECK`` 来处理各种 API 引发的错误，虽然这不是应用程序的最佳做法，但可以让示例代码看起来更加简洁。 示例： .. code:: c ESP_ERROR_CHECK(spi_bus_initialize(host, bus_config, dma_chan)); C++ 异常 -------- 默认情况下，ESP-IDF 会禁用对 C++ 异常的支持，但是可以通过 :ref:`CONFIG_CXX_EXCEPTIONS` 选项启用。 通常情况下，启用异常处理会让应用程序的二进制文件增加几 kB。此外，启用该功能时还应为异常事故池预留一定内存。当应用程序无法从堆中分配异常对象时，就可以使用这个池中的内存。该内存池的大小可以通过 :ref:`CONFIG_CXX_EXCEPTIONS_EMG_POOL_SIZE` 来设定。 如果 C++ 程序抛出了异常，但是程序中并没有 ``catch`` 代码块来捕获该异常，那么程序的运行就会被 ``abort`` 函数中止，然后打印回溯信息。有关回溯的更多信息，请参阅 :doc:`不可恢复错误 ` 。