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    “错误即值”，不同实现：Go与Zig错误处理哲学对比

    bigwhite发表于 2025-04-30 03:03:24
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    本文永久链接 – https://tonybai.com/2025/04/30/go-vs-zig-in-error-handling

    大家好，我是Tony Bai。

    使用Go语言有些年头的开发者，大多对其错误处理机制有着复杂的情感。一方面，我们认同 Rob Pike 所倡导的“错误即值 (Errors are values)”的核心哲学——错误不是需要特殊通道（如异常）处理的“二等公民”，它们是普通的值，可以传递、检查，甚至被编程。这赋予了错误处理极大的灵活性和明确性。

    但另一方面，我们也不得不承认Go的错误处理有时可能相当冗长。标志性的if err != nil代码块几乎遍布在Go代码的各个角落，占据了相当大的代码比例，这常常成为社区讨论的热点。 有趣的是，近期另一门备受关注的系统编程语言 Zig，也采用了“错误即值”的哲学，但其实现方式却与Go大相径庭。

    近期自称是Zig新手的packagemain.tech博主在他的一期视频中也分享了自己敏锐地观察到的Zig和Go在设计哲学上的相似性（都追求简洁、快速上手）以及在错误处理实现上的显著差异。

    今天，我们就基于这位开发者的分享，来一场 Go 与 Zig 错误处理的对比，看看同一种哲学思想，是如何在两种语言中开出不同但各有千秋的花朵。

    Go 的错误处理：接口、显式检查与可编程的值

    我们先快速回顾下 Go 的错误处理方式，这也是大家非常熟悉的：

    error 接口

    Go中的错误本质上是实现了Error() string方法的任何类型。这是一个极其简单但强大的约定。

    // $GOROOT/src/builtin/builtin.go

// The error built-in interface type is the conventional interface for
// representing an error condition, with the nil value representing no error.
type error interface {
    Error() string
}

    显式返回值

    函数通过返回 (result, error) 对来表明可能出错。通常error放到函数返回值列表的最后一个，并且一个函数通常只返回一个错误值。

    显式检查

    调用者必须显式检查返回的 error 是否为 nil。

    package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func readFileContent(filename string) (string, error) {
    data, err := os.ReadFile(filename) // ReadFile returns ([]byte, error)
    if err != nil {
        // If an error occurs (e.g., file not found), return it
        return "", fmt.Errorf("failed to read file %s: %w", filename, err) // Wrap the original error
    }
    return string(data), nil // Success, return data and nil error
}

func main() {
    content, err := readFileContent("my_file.txt")
    if err != nil {
        // The iconic check
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "Error reading file: %v\n", err)
        // Here you would typically handle the error (log, return, etc.)
        return
    }
    fmt.Println("File content:", content)

    // Slightly shorter form for functions returning only error (like Close)
    // Use dummy file creation/opening for example that runs
    f, createErr := os.Create("temp_file.txt")
    if createErr != nil {
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "Error creating file: %v\n", createErr)
        return
    }
    if f != nil {
        // Ensure file is closed even if writes fail later (using defer is better practice)
        defer f.Close()
        defer os.Remove("temp_file.txt") // Clean up the dummy file

        // Example usage...
        _, _ = f.WriteString("hello")

        // Now explicitly check close error if needed at the end of func,
        // though defer handles the call itself.
        // For demonstration of the if err := ... style on Close:
        // (Note: defer already schedules the close, this is just for syntax demo)
        // closerFunc := func() error { return f.Close() } // Wrap Close if needed
        // if err := f.Close(); err != nil { // Potential re-close if not careful with defer
        //     fmt.Fprintf(os.Stderr, "Error closing file: %v\n", err)
        // }
        // A more practical place for this pattern might be a non-deferred close.
    }
}

    示例中，对每一处返回错误的地方都做了显式检查，这保证了错误不会被轻易忽略，控制流清晰可见，但也导致了代码冗长。上面代码因my_file.txt文件不存在，会输出“Error reading file: failed to read file my_file.txt: open my_file.txt: no such file or directory”并退出。

    错误是可编程的

    • 自定义错误类型

    开发者可以定义自己的 struct 实现 error 接口，从而携带更丰富的上下文信息。

    package main

import (
    "errors"
    "fmt"
    "os"
    "time"
)

// Custom error type
type OperationError struct {
    Op      string
    Err     error // Underlying error
    Timestamp time.Time
}

// Implement the error interface
func (e *OperationError) Error() string {
    return fmt.Sprintf("[%s] operation %s failed: %v", e.Timestamp.Format(time.RFC3339), e.Op, e.Err)
}

// Function that might return our custom error
func performCriticalOperation() error {
    // Simulate a failure
    err := errors.New("connection refused")
    return &OperationError{
        Op:      "connect_database",
        Err:     err,
        Timestamp: time.Now(),
    }
}

// (main function using this will be shown in the next point)
    • 错误检查

    标准库 errors 包提供了 errors.Is (检查错误值是否匹配特定目标) 和 errors.As (检查错误链中是否有特定类型并提取) 方法，允许对错误进行更精细的判断和处理。

    // (Continuing from previous snippet within the same package)
func main() {
    err := performCriticalOperation()
    if err != nil {
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "Operation failed: %v\n", err) // Prints the formatted custom error

        // Example: Check if the underlying error is a specific known error
        // Note: Standard errors package doesn't export connection refused directly,
        // this is conceptual. Real check might involve string matching or syscall types.
        // if errors.Is(err, someSpecificNetworkError) {
        //     fmt.Println("It was specifically a network error")
        // }

        // Check if the error is of our custom type and extract it
        var opErr *OperationError
        if errors.As(err, &opErr) {
            fmt.Fprintf(os.Stderr, "  Operation details: Op=%s, Time=%s, UnderlyingErr=%v\n",
                opErr.Op, opErr.Timestamp.Format(time.Kitchen), opErr.Err)
            // Can now use opErr.Op, opErr.Timestamp etc. for specific handling
        }
    }
}

    该博主认为，Go的方式虽然有点“乏味”和冗长，但非常直接 (straightforward)，且自定义错误携带丰富上下文的能力是一大优势，使得错误本身更具“可编程性”。

    Zig的错误处理：错误联合类型、语法糖与强制处理

    Zig作为一门较新的语言(诞生于2016年)，同样推崇简洁和“无隐藏控制流”，并在错误处理上给出了不同的答案：

    错误联合类型

    Zig中可能失败的函数，其返回类型会使用!标记，形式如 !ReturnType 或 !void。这表示函数要么返回 ReturnType 类型的值，要么返回一个错误集 (Error Set) 中的错误值。错误本质上是一种特殊的枚举值。

    const std = @import("std");

// Define possible errors for our function
const MyError = error{
    InvalidInput,
    ConnectionFailed,
    SomethingElse,
};

// Function signature indicating it can return MyError or u32
fn doSomething(input: u32) MyError!u32 {
    if (input == 0) {
        return MyError.InvalidInput; // Return a specific error
    }
    if (input > 100) {
        return MyError.ConnectionFailed; // Return another error
    }
    // Simulate success
    return input * 2; // Return the successful result (u32)
}

// Example usage needs a main function
// pub fn main() !void { // Example main, !void indicates main can return error
//     const result = try doSomething(50);
//     std.debug.print("Result: {}\n", .{result});
// }

    强制处理

    在Zig 中，你不能像在 Go 中那样直接忽略一个可能返回错误值的函数的错误。Go 允许你使用空白标识符 _ 来丢弃返回值，包括错误，这在 Zig 中是不允许的，因为 Zig编译器强制要求调用者必须处理所有潜在的错误，不允许忽略。

    但是，Zig 提供了几种方法来处理你不想显式处理的错误，尽管这些方法都需要你明确地承认你正在忽略错误，而不是简单地丢弃它。这个我们在下面会提及。

    简洁的语法糖

    Zig 提供了多种简洁的语法来处理错误：

    try: 极其简洁的错误传播机制

    下面代码中的一行 try 基本等同于 Go 中三四行的 if err != nil { return err }：

    const std = @import("std");
const MyError = error{InvalidInput, ConnectionFailed}; // Simplified error set

// Function definition (same as above)
fn doSomething(input: u32) MyError!u32 {
    if (input == 0) return MyError.InvalidInput;
    if (input > 100) return MyError.ConnectionFailed;
    return input * 2;
}

// This function also returns MyError or u32
fn processData(input: u32) MyError!u32 {
    // If doSomething returns an error, 'try' immediately propagates
    // that error from processData. Otherwise, result holds the u32 value.
    const result = try doSomething(input);

    // ... further processing on result ...
    std.debug.print("Intermediate result in processData: {}\n", .{result});
    return result + 1;
}

pub fn main() !void { // Main now can return errors (due to try)
    const finalResult = try processData(50); // Propagate error from processData
    std.debug.print("Final result: {}\n", .{finalResult});

     // Example of triggering an error propagation
     // Uncommenting the line below will cause main to return InvalidInput
     // _ = try processData(0);
}

    注：Zig中的try可不同于Java等支持try-catch等错误处理机制中的try。Zig 的 try 用于传播错误，而 Java 的 try-catch 用于捕获和处理异常。

    catch: 用于捕获和处理错误

    • 与代码块结合 (catch |err| { … })，执行错误处理逻辑
    const std = @import("std");
const MyError = error{InvalidInput, ConnectionFailed};
fn doSomething(input: u32) MyError!u32 { /* ... */ if (input == 0) return MyError.InvalidInput; return input * 2; }

pub fn main() void { // Main does not return errors itself
    const result = doSomething(0) catch |err| {
        // Error occurred, execution enters the catch block
        std.debug.print("Caught error: {s}\n", .{@errorName(err)}); // Prints "Caught error: InvalidInput"
        // Handle the error, maybe exit or log differently
        // For this example, we just print and return from main
        return; // Exit main gracefully
    };
    // This line only executes if doSomething succeeded
    // If input was non-zero, this would print.
    std.debug.print("Success! Result: {}\n", .{result});
}
    • 与回退值结合 (catch fallbackValue)，在出错时提供一个默认的成功值
    const std = @import("std");
const MyError = error{InvalidInput, ConnectionFailed};
fn doSomething(input: u32) MyError!u32 { /* ... */ if (input == 0) return MyError.InvalidInput; return input * 2; }

pub fn main() void {
    // If doSomething fails (input is 0), result will be assigned 999
    const result = doSomething(0) catch 999;
    std.debug.print("Result (with fallback): {}\n", .{result}); // Prints 999

    const success_result = doSomething(10) catch 999;
    std.debug.print("Result (with fallback, success case): {}\n", .{success_result}); // Prints 20
}
    • 与命名块结合

    label: { … } catch |err| { … break :label fallbackValue; })，既能执行错误处理逻辑，又能返回一个回退值。

    const std = @import("std");

const MyError = error{
    FileNotFound,
    InvalidData,
};

fn readDataFromFile(filename: []const u8) MyError![]const u8 {
    // 模拟读取文件，如果文件名是 "error.txt" 则返回错误
    if (std.mem.eql(u8, filename, "error.txt")) {
        return MyError.FileNotFound;
    }

    // 模拟读取成功
    const data: []const u8 = "Some valid data";
    return data;
}

fn handleReadFile(filename: []const u8) []const u8 {
    return readDataFromFile(filename) catch |err| {
        std.debug.print("Error reading file: {any}\n", .{err});
        std.debug.print("Using default data\n", .{});
        return "Default data";
    };
}

pub fn main() !void {
    const filename = "data.txt";
    const errorFilename = "error.txt";

    const data = handleReadFile(filename);
    std.debug.print("Data: {s}\n", .{data});

    const errorData = handleReadFile(errorFilename);
    std.debug.print("Error Data: {s}\n", .{errorData});
}

    注：对于Gopher而言，是不是开始感觉有些复杂了:)。

    if/else catch

    分别处理成功和失败的情况，else 块中还可以用 switch err 对具体的错误类型进行分支处理。

    const std = @import("std");
const MyError = error{InvalidInput, ConnectionFailed, SomethingElse};
fn doSomething(input: u32) MyError!u32 {
     if (input == 0) return MyError.InvalidInput;
     if (input > 100) return MyError.ConnectionFailed;
     if (input == 55) return MyError.SomethingElse; // Add another error case
     return input * 2;
}

pub fn main() void {
    // Test Case 1: Success
    if (doSomething(10)) |successValue| {
        std.debug.print("Success via if/else (input 10): {}\n", .{successValue}); // Prints 20
    } else |err| { std.debug.print("Error (input 10): {s}\n", .{@errorName(err)}); }

    // Test Case 2: ConnectionFailed Error
    if (doSomething(101)) |successValue| {
         std.debug.print("Success via if/else (input 101): {}\n", .{successValue});
    } else |err| {
        std.debug.print("Error via if/else (input 101): ", .{});
        switch (err) {
            MyError.InvalidInput => std.debug.print("Invalid Input\n", .{}),
            MyError.ConnectionFailed => std.debug.print("Connection Failed\n", .{}), // This branch runs
            else => std.debug.print("Unknown error\n", .{}),
        }
    }

     // Test Case 3: SomethingElse Error (falls into else)
    if (doSomething(55)) |successValue| {
         std.debug.print("Success via if/else (input 55): {}\n", .{successValue});
    } else |err| {
        std.debug.print("Error via if/else (input 55): ", .{});
        switch (err) {
            MyError.InvalidInput => std.debug.print("Invalid Input\n", .{}),
            MyError.ConnectionFailed => std.debug.print("Connection Failed\n", .{}),
            else => std.debug.print("Unknown error ({s})\n", .{@errorName(err)}), // This branch runs
        }
    }
}

    catch unreachable

    在不期望出错或不想处理错误（如脚本中）时使用，若出错则直接 panic。

    const std = @import("std");
// Assume this function logically should never fail based on guarantees elsewhere
fn doSomethingThatShouldNeverFail() !u32 {
    // For demo, make it fail sometimes
    // if (std.time.timestamp() % 2 == 0) return error.UnexpectedFailure;
    return 42;
}

pub fn main() void {
    // If doSomethingThatShouldNeverFail returns an error, this will panic.
    // Useful when an error indicates a programming bug.
    const result = doSomethingThatShouldNeverFail() catch unreachable;
    std.debug.print("Result (unreachable case): {}\n", .{result});

    // To see it panic, you'd need doSomethingThatShouldNeverFail to actually return an error.
}

    该博主认为，Zig 的错误处理方式功能更丰富、更强大、也更简洁 (concise)。try 关键字尤其强大，极大地减少了错误传播的样板代码。

    对比与思考：殊途同归，各有侧重

    对比 Go 和 Zig 的错误处理，我们可以看到：

    两者都坚守了“错误即值”的阵地，避免了异常带来的隐式控制流跳转。但：

    • Go 选择了更直接、更“笨拙”但上下文信息更丰富的路径。 它的冗长换来的是每一处错误检查点的明确无误，以及通过自定义类型深度编程错误的能力。
    • Zig 则选择了更精巧、更简洁且由编译器强制保证的路径。 它通过强大的语法糖显著减少了样板代码，提升了编写体验，但在错误本身携带上下文信息方面目前有所欠缺。

    该博主最后总结道，他个人很喜欢这两种语言的实现方式（特别是与有异常的语言相比）。Zig提供了一种功能更丰富、强大且简洁的方式；而 Go 则更直接，虽冗长但易于理解，且拥有丰富的上下文错误处理能力。

    小结

    Go 与 Zig 在错误处理上的不同实现，完美诠释了语言设计中的权衡 (trade-offs)。追求极致简洁和强制性，可能会牺牲一部分灵活性或信息承载能力；追求灵活性和信息丰富度，则可能带来冗余和对开发者约定的依赖。

    这场对比并非要评判孰优孰劣，而是展示“错误即值”这一共同哲学在不同设计选择下的具体实践。了解这些差异，有助于我们更深刻地理解自己所使用的语言，并在技术选型或学习新语言时做出更明智的判断。或许，Go 的未来版本可以借鉴 Zig 的某些简洁性？又或者，Zig 的生态会发展出更丰富的错误上下文传递机制？这都值得我们期待。

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