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【C/C++】errno/strerror 和 GetLastError()/FormatMessage 的区别

backend 2025/5/10 2:22:42

`strerror` 和 `errno` 详解

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

这行代码用于在 C 语言中输出系统错误信息，但它与 Windows 的 GetLastError() 有重要区别。下面我将详细解释每个部分及其工作原理。

1. 组件解析

`errno`

定义：errno 是一个全局整型变量（在 C11 标准中改为线程局部存储），定义在 <errno.h> 头文件中
作用：存储标准 C 库函数执行失败时的错误代码
特点：
- 由标准 C 库函数设置（如文件操作、内存分配等）
- 不是 Windows API 错误（Windows API 使用 GetLastError()）
- 在多线程环境中，现代编译器通常将其实现为线程安全的

`strerror`

原型：char *strerror(int errnum);
作用：将错误代码转换为可读的错误描述字符串
参数：接收一个错误码（通常是 errno 的值）
返回值：指向静态分配的字符串的指针，描述错误信息

2. 典型使用场景

#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 更简单的方式：perror("Failed to open file");}return 0;
}

3. 与 Windows API `GetLastError()` 的区别

特性	errno/strerror	GetLastError()/FormatMessage
来源	标准 C 库函数设置	Windows API 函数设置
头文件	<errno.h>, <string.h>	<windows.h>
错误码范围	标准 C 定义的错误码	Windows 系统错误码
线程安全	现代实现中是线程安全的	本身就是线程特定的
典型错误示例	ENOENT(2): 文件不存在	ERROR_FILE_NOT_FOUND(2): 系统找不到文件
获取字符串的函数	strerror()	FormatMessage()

4. 常见问题

问题1：为什么我的 Windows API 错误用 strerror 显示不正确？

原因：Windows API 错误应该使用 GetLastError() + FormatMessage()

示例：

// 错误方式（不适用于Windows API错误）
CloseHandle(invalid_handle);
printf("%s\n", strerror(errno)); // 不会显示正确的Windows错误// 正确方式
CloseHandle(invalid_handle);
printf("Error: %d\n", GetLastError()); // 使用FormatMessage更好

问题2：errno 的值何时会被覆盖？

规则：
1. 成功的库函数调用不会修改 errno（标准规定）
2. 某些实现可能在成功调用时将 errno 设为 0
3. 应该立即在函数调用失败后检查 errno

问题3：strerror 的返回值有效期是多久？

答案：
- 返回指向静态字符串的指针，不需要释放
- 但后续调用可能会覆盖该内容（非线程安全实现中）
- 在 C11 中可以使用 strerror_s 更安全的版本

5. 替代方案

(1) perror() - 更简单的打印方式

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

(2) strerror_r (线程安全版本, 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 错误码示例

错误码	值	描述
EPERM	1	操作不允许
ENOENT	2	文件或目录不存在
EIO	5	输入/输出错误
EBADF	9	错误的文件描述符
EAGAIN	11	资源暂时不可用，请重试
EACCESS	13	权限不足
EFAULT	14	错误的地址
EBUSY	16	设备或资源忙
EEXIST	17	文件已存在
EINVAL	22	无效参数
ENOSPC	28	设备无剩余空间

7. 最佳实践建议

在 Windows 编程中：
- 对于 Win32 API 错误，始终使用 GetLastError() + FormatMessage()
- 对于标准 C 库函数，可以使用 errno + strerror()

跨平台编程：

#ifdef _WIN32
// Windows 错误处理
#else
// POSIX 错误处理
#endif

错误处理模板：

#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
}