strerror 和 errno 詳解

printf("Error: %s\n", strerror(errno));

這行代碼用于在 C 語言中輸出系統錯誤信息，但它與 Windows 的 GetLastError() 有重要區別。下面我將詳細解釋每個部分及其工作原理。

1. 組件解析

errno

• 定義：errno 是一個全局整型變量（在 C11 標準中改為線程局部存儲），定義在 <errno.h> 頭文件中
• 作用：存儲標準 C 庫函數執行失敗時的錯誤代碼
• 特點：
  • 由標準 C 庫函數設置（如文件操作、內存分配等）
  • 不是 Windows API 錯誤（Windows API 使用 GetLastError()）
  • 在多線程環境中，現代編譯器通常將其實現為線程安全的

strerror

• 原型：char *strerror(int errnum);
• 作用：將錯誤代碼轉換為可讀的錯誤描述字符串
• 參數：接收一個錯誤碼（通常是 errno 的值）
• 返回值：指向靜態分配的字符串的指針，描述錯誤信息

2. 典型使用場景

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>int main() {FILE *fp = fopen("nonexistent.txt", "r");if (fp == NULL) {printf("Error: %s\n", strerror(errno));// 或使用 perror 更簡單的方式：perror("Failed to open file");}return 0;
}

3. 與 Windows API GetLastError() 的區別

特性	errno/strerror	GetLastError()/FormatMessage
來源	標準 C 庫函數設置	Windows API 函數設置
頭文件	<errno.h>, <string.h>	<windows.h>
錯誤碼范圍	標準 C 定義的錯誤碼	Windows 系統錯誤碼
線程安全	現代實現中是線程安全的	本身就是線程特定的
典型錯誤示例	ENOENT(2): 文件不存在	ERROR_FILE_NOT_FOUND(2): 系統找不到文件
獲取字符串的函數	strerror()	FormatMessage()

4. 常見問題

問題1：為什么我的 Windows API 錯誤用 strerror 顯示不正確？

• 原因：Windows API 錯誤應該使用 GetLastError() + FormatMessage()
• 示例：

  // 錯誤方式（不適用于Windows API錯誤）
  CloseHandle(invalid_handle);
  printf("%s\n", strerror(errno)); // 不會顯示正確的Windows錯誤// 正確方式
  CloseHandle(invalid_handle);
  printf("Error: %d\n", GetLastError()); // 使用FormatMessage更好
  

問題2：errno 的值何時會被覆蓋？

• 規則：
  1. 成功的庫函數調用不會修改 errno（標準規定）
  2. 某些實現可能在成功調用時將 errno 設為 0
  3. 應該立即在函數調用失敗后檢查 errno

問題3：strerror 的返回值有效期是多久？

• 答案：
  • 返回指向靜態字符串的指針，不需要釋放
  • 但后續調用可能會覆蓋該內容（非線程安全實現中）
  • 在 C11 中可以使用 strerror_s 更安全的版本

5. 替代方案

(1) perror() - 更簡單的打印方式

fopen("nonexistent.txt", "r");
if (errno) {perror("File open failed"); // 輸出: "File open failed: No such file or directory"
}

(2) strerror_r (線程安全版本, POSIX)

char buf[256];
strerror_r(errno, buf, sizeof(buf));
printf("Error: %s\n", buf);

(3) C11 的 strerror_s

char buf[256];
strerror_s(buf, sizeof(buf), errno);
printf("Error: %s\n", buf);

6. 典型 errno 錯誤碼示例

錯誤碼	值	描述
EPERM	1	操作不允許
ENOENT	2	文件或目錄不存在
EIO	5	輸入/輸出錯誤
EBADF	9	錯誤的文件描述符
EAGAIN	11	資源暫時不可用，請重試
EACCESS	13	權限不足
EFAULT	14	錯誤的地址
EBUSY	16	設備或資源忙
EEXIST	17	文件已存在
EINVAL	22	無效參數
ENOSPC	28	設備無剩余空間

7. 最佳實踐建議

1. 在 Windows 編程中：

   • 對于 Win32 API 錯誤，始終使用 GetLastError() + FormatMessage()
   • 對于標準 C 庫函數，可以使用 errno + strerror()

2. 跨平臺編程：

   #ifdef _WIN32
   // Windows 錯誤處理
   #else
   // POSIX 錯誤處理
   #endif
   

3. 錯誤處理模板：

   #include <stdio.h>
   #include <errno.h>
   #include <string.h>void print_error(const char *context) {#ifdef _WIN32DWORD error = GetLastError();LPSTR buffer = NULL;FormatMessageA(FORMAT_MESSAGE_ALLOCATE_BUFFER | FORMAT_MESSAGE_FROM_SYSTEM,NULL, error, 0, (LPSTR)&buffer, 0, NULL);fprintf(stderr, "%s: %s (code %d)\n", context, buffer, error);LocalFree(buffer);#elsefprintf(stderr, "%s: %s (code %d)\n", context, strerror(errno), errno);#endif
   }
   

理解這些區別對于正確診斷和報告系統錯誤至關重要，特別是在混合使用標準庫函數和平臺特定API時。