C语言中如何从返回值函数返回错误

我想知道在C中处理返回值函数错误的最佳实践是什么。 首先，我想介绍一下需要，然后分享一些我尝试过的解决方案，并听取不同的想法

问题是，当我有一个返回值函数时，这个函数可以返回范围内的任何值，而这个函数有时会出现一个问题，即它必须返回到调用函数，因此它不能使用传统的返回。 如何处理调用函数中的错误

几点注意： 1.我是一名嵌入式编程人员，我热衷于保持我的函数可重入（纯）函数，使不同的中断不会损害全局函数，我几乎不在代码中使用全局函数

我无法使用0或-1处理它，因为它也是有效的返回

errno解决方案不支持纯函数和1

4.我尝试使用返回结构，其中一个字段用于值，一个字段用于错误（如果发生）

unsigned int squre(unsigned int num)
{
return num*num;    
}

程序员说，我想有溢出处理

struct returnUnsignedint squre(unsigned int num)
{
    struct returnUnsignedint returnValue;
    if (num>65535) { //my embedded system over flow
        returnValue.error = 1;
    }
    returnValue.value = num*num;
return returnValue;
}

有更好的选择吗

如果您有不同的观点或解决方案，请告诉我

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我将感谢任何帮助，谢谢

另一个选项是返回错误代码并将输出值写入参数：

int sqr( unsigned int num, unsigned int *result )
{
  if ( num > 65535 )
    return 0;

  *result = num * num;
  return 1;
}

unsigned int sqr( unsigned int num, int *err ) { ... }

这并不总是最方便的选项（特别是如果您想将

sqr

用作更大的算术表达式的一部分，那么这应该满足您的要求

编辑

当然，您可以选择另一种方式—返回值并将错误代码写入参数：

int sqr( unsigned int num, unsigned int *result )
{
  if ( num > 65535 )
    return 0;

  *result = num * num;
  return 1;
}

unsigned int sqr( unsigned int num, int *err ) { ... }

但坦率地说，我更喜欢第一个版本，因为除非您知道操作成功，否则不会尝试使用返回值

没有“一刀切”的解决方案，因为它取决于程序的需要

然而，也有一些可能性

一种方法是指定函数的一个可能返回值可以指示发生了错误。例如，由于没有签名的

的值不是每个值都是另一个值的平方，因此选择一个合适的值并返回该值

 unsigned sqre(unsigned x)
 {
     if (x == 0U)
     {
        return 0U;
     }
     else if (UINT_MAX/x >= x)      /*  use fact that UINT_MAX is typically not a perfect square */
     {
        return x*x;
     }
     else
     {
        return UINT_MAX;
     }
 }

（注意，在上面，我已经消除了您的隐式假设，
无符号
至少为32位，方法是避免使用神奇值
65535
）

另一个选项是执行一些标准库函数所做的操作：返回
0
（或者，在
无符号的情况下，返回
0U
，如果出现错误），即使该值是有效的也是可行的。这意味着您的函数总是返回一个可用的值，但是如果您的函数返回零，调用方需要决定该怎么做

另一个选项是返回数据结构

 struct Return
 {
       unsigned value;
       int error;
 };

 struct Return sqre(unsigned x)
 {
     struct Return retval;
     retval.error = 0;
     if (x == 0)
     {
        retval.value = 0U;
     }
     else if (UINT_MAX/x >= x)      /*  use fact that UINT_MAX is typically not a perfect square */
     {
        retval.value = x*x;
     }
     else
     {
        retval.error = 1;
     }
     return retval;
 }

取舍是强制调用方创建
struct
的实例，然后从中检查或提取数据

另一个是提供第二个参数，该参数提供错误指示

 unsigned sqre(unsigned x, int *error)
 {
     *error = 0;
     if (x == 0U)
     {
        return 0U;
     }
     else if (UINT_MAX/x >= x)      /*  use fact that UINT_MAX is typically not a perfect square */
     {
        return x*x;
     }
     else
     {
        *error = 1;
        return 0U;       /* falling off end without a return statement gives undefined behaviour */
     }
 }

上述方法的缺点是调用方可能忘记检查错误条件。修改上述内容很简单，因此它会检查
error
是否为
NULL
，然后不修改
*error
（然后允许调用方指定
NULL
，以表示对错误条件不感兴趣）

另一种方法是函数返回错误条件，并要求调用方传递变量的地址以保存结果（如果没有发生错误）。这样做的一个缺点是，函数的结果不能直接用于更大的表达式中

由于从技术上讲，
无符号的溢出提供了定义良好的行为（基本上是模运算），所以请使用不进行检查的版本。如果函数返回一个
带符号的int
（因为溢出会产生未定义的行为），则此选项不可行。这要求调用者处理返回值可能被截断的事实（例如，值的高阶部分丢失）

另一种选择是，如果发生溢出，则函数将终止，并带有偏见。比如,

 unsigned sqre(unsigned x)
 {
     assert(x == 0 || UINT_MAX/x < x);   /*  from <assert.h> */
     return x*x;
 }

unsigned sqre（unsigned x）
{
断言（x==0 | | UINT_MAX/x

这免除了调用方检查的责任。但是，调用方（如果程序终止是不需要的）必须确保传递的参数有效。或者，最终用户需要愿意接受程序可能会因错误数据而终止。
接下来，我建议增加一个宏，以便能够在“更大的算术表达式”中使用该函数

输出为：

Test case 1:
sqr(42) = 1764
Test case 2:
sqr() failed: Numerical result out of range
Test case 3:
sqr() failed: Invalid argument
Test case 4:
sqr(1) + sqr(2) = 5
Test case 5:
sqr() failed: Numerical result out of range

当测试用例5结束程序时，永远不会达到测试用例6。
没有“最佳实践”。存在各种方法。什么是最好的取决于更大的编码方案。相反，不要只看错误是如何发出信号的，还要看调用代码如何处理错误。