第19.5章：`<system_error>`

1. 本应修好错误码的那个头文件

加入 <system_error> 是为了给 C++ 一个可移植地携带操作系统错误码的方式。它定义了四样东西：

类型	它是什么
`::std::errc`	一组 POSIX 错误值的 `enum class`：`invalid_argument`、`no_space_on_device`、`not_enough_memory` 等等。这一部分是好的，而且活了下来
`::std::error_code`	一个值，外加一个指向说明该值含义的 `error_category` 的指针
`::std::error_condition`	同样的形状，用于"这一类错误"而不是某个具体错误
`::std::error_category`	让错误码有含义的东西：一个抽象类，你要从它派生并注册成单例

这个设计听起来应该很熟悉：它就是赫布异常错误域的直接祖先。区别在于含义是如何携带的 —— 而这个区别正是本页的全部故事。

2. 用法


#include <fast_io.h>
#include <system_error>

int main()
{
	try
	{
		throw ::std::system_error(::std::make_error_code(::std::errc::no_space_on_device));
	}
	catch (::std::system_error const &e)
	{
		::fast_io::io::print("what       ", ::fast_io::mnp::os_c_str(e.what()), "\n"
			"code value ", e.code().value(), "\n"
			"category   ", ::fast_io::mnp::os_c_str(e.code().category().name()), "\n"
			"message    ", ::fast_io::mnp::os_c_str(e.code().message().c_str()), "\n"
			"generic?   ", ::fast_io::mnp::boolalpha(e.code() == ::std::errc::no_space_on_device), "\n");
	}
}


what       No space left on device
code value 28
category   generic
message    No space left on device
generic?   true

注意程序第四行里的 .c_str()：message() 按值返回一个 ::std::string。每次调用它都会分配一个新字符串、把消息格式化进去、再交回来 —— 在失败路径上，而那正是你已经缺资源的唯一一条路径。赫布异常世界里的同一次调用是 ::fast_io::mnp::message(e)，它把 scatter 直接写进输出缓冲区，一次分配都不做（第19.1章）。

::std::system_error 本身就是一个遗留异常：它派生自 ::std::runtime_error，所以带着一个 what() 字符串，同时还存着一个 error_code。在 libstdc++ 里它的构造函数真的会调用 runtime_error(__ec.message()) —— 一次分配用于错误域里的消息字符串，另一次用于异常对象内部的拷贝，而这一切都发生在抛出还没开始之前。

3. 错误域是一个带 vtable 的对象

这是 libstdc++ 的 <system_error> 里的接口。要把它读成一张义务清单：每个想拥有自己错误码的库都必须履行这些义务：


  class error_category
  {
  public:
    constexpr error_category() noexcept = default;

    virtual ~error_category();

    error_category(const error_category&) = delete;
    error_category& operator=(const error_category&) = delete;

    /// A string that identifies the error category.
    virtual const char*
    name() const noexcept = 0;

    // We need two different virtual functions here, one returning a
    // COW string and one returning an SSO string. Their positions in the
    // vtable must be consistent for dynamic dispatch to work, but which one
    // the name "message()" finds depends on which ABI the caller is using.
  private:
    _GLIBCXX_DEFAULT_ABI_TAG
    virtual __cow_string
    _M_message(int) const;

  public:
    /// A description of the error condition corresponding to the number.
    _GLIBCXX_DEFAULT_ABI_TAG
    virtual string
    message(int) const = 0;

  public:
    /// Return an error_condition corresponding to `i` in this category.
    virtual error_condition
    default_error_condition(int __i) const noexcept;

    /// Test whether `cond` is equivalent to `i` for this category.
    virtual bool
    equivalent(int __i, const error_condition& __cond) const noexcept;

    /// Test whether `code` is equivalent to `i` for this category.
    virtual bool
    equivalent(const error_code& __code, int __i) const noexcept;

    /// An error_category only compares equal to itself.
    [[__nodiscard__]]
    bool
    operator==(const error_category& __other) const noexcept
    { return this == &__other; }

那个声明里有四件事决定了这个设计的命运：

它是一个带虚函数的类。错误域是一个对象，带 vtable、析构函数和类型 —— 于是错误域只能是藏在指针后面的单例，而 operator== 比较的是 this == &__other。两个定义了同名错误域的库拥有两个不同的错误域，它们的错误码永远不会相等。
message() 返回 ::std::string。生成错误的文本要分配内存。你没有办法要求另一种编码的形式，也没有办法写进你已有的缓冲区。
有两个层次：error_code 和 error_condition。"这个具体失败"和"这一类失败"之间的差别是真实的，但把一个和另一个比较的规则是 default_error_condition 加上两个 equivalent 重载，几乎没人能凭记忆说清它们。把它们写错的代码照样能编译。
声明中间的那段注释是一道 ABI 伤疤。返回 __cow_string 的 _M_message 和返回 string 的 message 并排存在，是因为改变虚函数的返回类型会改变 vtable，而标准库不能破坏旧 ABI。一个自己的接口被迫绕着五年前的 ABI 错误分层的错误处理设施，是不可能被修好的。

4. 它在实践中为何失败

每个想要错误码的库都定义了自己的错误域，结果正是这个特性本应终结的那种碎片化：来自网络库、文件系统库和数据库库的 error_code 是三个不可比较的值，带着三张消息表、三个单例。一个返回 ::std::error_code 的函数对调用者什么也没说 —— 不说它会在哪个错误域里，所以调用者甚至无法在不了解那个库的情况下把它打印出来；而把它与 ::std::errc::no_space_on_device 比较，只有在那个特定库记得走通用错误域时才成立。

赫布异常的错误域保住了那唯一的好想法，并删掉了让碎片化变得容易的机制。要紧的差别如下：

`<system_error>`	赫布异常错误域
A category is a class with virtual functions and a vtable	错误域是一个由五个函数指针组成的 `constexpr` 结构体 —— `::std::error_domain_singleton`。没有对象、没有 vtable、没有析构函数
`message()` returns `::std::string`	`do_query_information` 把 `{指针, 长度}` 形式的 scatter 写进调用者的缓冲区，用调用者的编码，不做任何分配
Meaning is compared through `default_error_condition` and two `equivalent` overloads nobody remembers	只有一个必需的钩子：`do_to_errc`。每个错误域都必须回答"这是哪一个 `::std::errc`"，而那个答案正是所有人用来比较的东西
An error is an object: `error_code` plus a message string plus, in `system_error`, a whole exception hierarchy	错误是两个字：`{domain 指针, 错误码}`。它满足 `sizeof(::std::error) == 2 * sizeof(void *)`，并且走返回寄存器
Carrying an error to the caller requires a legacy `throw`	把错误带到调用者那里就是返回路径本身；不分配任何东西，也不遍历栈

::std::errc 是活下来并原样保留的那部分，它成了 POSIX 错误域。当你在 fast_io 或本书里看到 ::std::errc::not_enough_memory 时，它就是同一个枚举：那些值一直是对的，错的是它们周围的机制。

5. 在别人的代码里怎么读它