Go vs.Zig 中的错误处理

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重新定义错误处理：Go和Zig的“错误即价值”哲学

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注：本文核心内容由大语言模型生成，辅以人工事实核查与结构调整。

在现代编程语言，尤其是系统编程语言中，有效的错误处理至关重要。Go 和 Zig 这两种越来越受关注的语言在错误处理方面共享一个基本理念：“错误是值（Errors are values）”。这一原则意味着错误不是像异常那样的“二等公民”，而是可以传递、检查、编程的普通值。两种语言都强调简洁性和“无隐藏控制流”的设计哲学，目的是让错误的传播和处理变得显式。然而，尽管它们有着相同的出发点，具体实现却大不相同，各自形成了独特的处理方式与权衡。

Go 的错误处理

Go 的错误处理机制以其直接明了而著称。在 Go 中，错误本质上是任何实现了内置 error 接口的类型。这个接口只定义了一个方法：Error() string。这种简单而强大的约定允许开发者创建自定义错误类型，可以包含各种数据，并提供丰富的上下文信息。例如，一个文件操作可能返回 os.PathError，它包含操作名（Op）、文件路径（Path）以及底层系统错误等字段。标准库中的 errors 包还提供了实用函数，如 errors.Is 用于判断错误是否匹配某个目标错误，errors.As 则用于检查和提取错误链中的特定错误类型。

Go 中的函数通常通过返回多个值来指示是否发生错误，错误值通常是最后一个返回值（例如：func Open(name string) (*File, error)）。调用者需要显式地检查错误是否为 nil，这就是 Go 中标志性的 if err != nil 语法。

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// 返回错误的 Go 函数
func Open(name string) (*File, error)

// 在调用处检查错误
f, err := os.Open("main.zig")
if err != nil {
    // 处理错误
}

// 一行写法的错误检查
if err := f.Close(); err != nil {
    log.Fatal(err)
}

// 自定义错误类型
type errorString struct {
    s string
}
func (e *errorString) Error() string {
    return e.s
}
func New(text string) error {
    return &errorString{text}
}

// 使用 errors.Is 检查错误类型
if errors.Is(err, fs.ErrNotExist) {
    // 处理错误
}

虽然这种显式的错误检查让控制流更加清晰，并确保错误不会被轻易忽略，但也可能导致代码冗长，其中 if err != nil 的代码块可能占据代码库的很大一部分。有批评者甚至称这种写法为“if err 那些半天没干正事的废话”。然而，Go 的理念强调“错误是值”，意味着错误是可以被编程处理的。这使得一些设计模式可以用来抽象掉重复的错误检查逻辑。

例如，bufio.Scanner 的 Scan() 方法返回一个布尔值用于控制流程，而错误则在扫描结束后通过 Err() 方法单独报告；再比如 errWriter 模式，它会记录首次出现的错误，并让后续的写操作变成空操作（no-op），直到错误被处理为止。这种做法通过集中管理错误检查逻辑来简化代码结构。

Zig 错误处理

Zig 是一门较新的编程语言，它也将错误视为值，但通过一种专门的枚举机制来实现，这种枚举可以被隐式地创建。错误通过 error sets（错误集） 来定义，类似于专门用于错误值的枚举。可能失败的函数通过返回 错误联合类型（error union） 来表达这一点，其语法为 !T 或 error{…}!T，表示该函数可能返回类型为 T 的值，也可能返回一个错误。

与 Go 的关键区别在于：Zig 编译器强制要求处理所有可能的错误；你不能像在 Go 中那样使用空白标识符 _ 忽略返回的错误。这种编译时检查增强了语言的可靠性。

Zig 提供了一些强大的语法糖来简化错误处理：

  • try 关键字：用于将错误向上传递，这是一个非常简洁的机制。使用 try 可以代替 Go 中三四行的 if err != nil { return err } 代码。

  • catch 关键字：用于捕获并处理错误，而不是继续传递错误。

    • 可以结合代码块使用（如 catch |err| { … }）来执行自定义的错误处理逻辑，比如记录日志。

    • 可以在错误发生时提供一个备用返回值（如 catch fallbackValue），返回一个默认的成功值。

    • 可以配合命名代码块，在返回备用值前进行更复杂的处理。

  • if-else-switch 构造：允许根据特定的错误类型进行精细的分支处理。

  • catch unreachable：用于那些不应当出错的场景（例如测试、构建脚本或临时工具）。如果发生错误，程序将 panic。

示例：Zig 返回错误联合的函数 !usize

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fn get_args_count(allocator: std.mem.Allocator) !usize {
    const args = try std.process.argsAlloc(allocator); // 使用 try 传递错误
    if (args.len < 1) {
        return error.EmptyArgs;
    }
    return args.len;
}

主函数中的几种错误处理方式

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pub fn main() void {
    // 使用代码块捕获错误
    const args_count = get_args_count(allocator) catch |err| {
        std.debug.print("invalid input: {}\n", .{err});
        return;
    };

    // 使用备用值捕获错误
    const args_count_fallback = get_args_count(allocator) catch 0;

    // 使用 if-else-switch 精确处理错误类型
    if (get_args_count(allocator)) |args_count_val| {
        std.debug.print("got {d} args\n", .{args_count_val});
    } else |err| switch (err) {
        error.EmptyArgs => {
            std.debug.print("invalid input: no args\n", .{});
        },
        else => {
            std.debug.print("unexpected error: {}\n", .{err});
        },
    }

    // 使用 catch unreachable 断言永远不会出错
    const args_count_unreachable = get_args_count(allocator) catch unreachable;
    std.debug.print("got {d} args\n", .{args_count_unreachable});
}

Zig 中定义错误集

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const FileError = error { NotFound, PermissionDenied, InvalidPath };

虽然 Zig 中的错误本质上是枚举值，本身不携带丰富的上下文信息或行为，但它们在运行时仍然保留可调试的错误追踪（errorReturnTrace）。重要的是，如果不显式使用该追踪信息，它在运行时是零开销的。

比较与权衡

Go 和 Zig 都坚持“错误是值”的哲学，避免了异常机制带来的隐式控制流。然而，它们的实现方式反映了不同的设计取舍：

  • Go 的方法更加直接，尽管冗长笨拙，但它通过接口系统允许构建丰富的上下文错误。你可以定义自定义错误类型，携带详细信息，进行深入的“错误编程”。显式的 if err != nil 检查让每个潜在的失败点都一目了然。

  • Zig 则提供了更加简洁、功能丰富且强大的语法糖（如 try、catch）以及编译器强制处理的机制。这极大地减少了错误传播时的样板代码。然而，它的基于枚举的错误类型天然缺乏上下文信息。虽然可以通过 tagged union 等方式附加信息，但这在 Zig 中并不如 Go 的接口系统那样常见和习惯。

简而言之：

  • Go 优先考虑灵活性和详细的错误信息，但代价是冗余的代码；

  • Zig 优先考虑简洁性和编译期的错误保障，但可能牺牲了部分上下文的表达能力。

两者各有优劣，体现了不同的语言设计哲学。

参考

  • “Comparing error handling in Zig and Go | by Alex Pliutau - ITNEXT”
  • “Error Handling in Zig: A Fresh Approach to Reliability - DEV Community”
  • “Error handling in Zig vs Go : r/programming - Reddit”
  • “Errors are values - The Go Programming Language”

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https://wesley-wei.medium.com/list/you-should-know-in-golang-e9491363cd9a

English post: https://programmerscareer.com/go-zig-error/
作者：微信公众号,Medium,LinkedIn,Twitter
发表日期：原文在 2025-08-02 21:57 时创作于 https://programmerscareer.com/zh-cn/go-zig-error/
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