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外观

09、Linux 错误处理实验 ​

就算是最简单的字符设备注册也可能会失败，所以之前我们都是通过检查函数返回值来确认操作是否成功。现在我们要用goto语句来实现Linux系统更有效的错误处理方式。

一、goto 语句简介 ​

在编写驱动程序时，必须确保函数执行失败后能正确清理。如果某个步骤失败，必须撤销之前所有已注册的内容。否则，内核会因保留无效的指针而处于不稳定状态。

处理这类错误时，建议使用goto语句。它的结构更清晰：先执行注册步骤，失败时直接跳转到清理代码，按相反顺序撤销所有已注册的内容。

::: 例如： 注册A → 注册B失败 → goto 错误处理 → 先撤销A → 最后退出函数

这种写法能确保每个步骤失败时，都能回退到初始状态，避免系统残留无效配置。 :::

二、IS_ERR()简介 ​

Linux内核中的指针有三种情况：

  1. 正常指针：指向有效内存地址的正常数据
  2. 空指针：明确表示"无地址"的NULL值
  3. 错误指针：表示错误的特殊指针，指向预留的无效地址区域

在64位系统中，内核把错误指针都指向内存最后一页（地址范围从0xfffffffffffff000到0xffffffffffffffff）。当指针位于这个区域时，就说明它是一个错误标记。

内核提供了三个简单函数来处理这类错误指针：

  1. IS_ERR()：检查指针是否属于错误指针
  2. PTR_ERR()：把错误指针转换成具体的错误代码（比如-ENOMEM）
  3. ERR_PTR()：把错误代码转换成对应的错误指针

这些函数都在内核的include/linux/err.h文件里定义，帮助开发者统一管理和识别内存操作中的错误情况。

C
static inline void * __must_check ERR_PTR(long error)
{
        return (void *) error;
}

static inline long __must_check PTR_ERR(__force const void *ptr)
{
        return (long) ptr;
}

static inline bool __must_check IS_ERR(__force const void *ptr)
{
        return IS_ERR_VALUE((unsigned long)ptr);
}

static inline bool __must_check IS_ERR_OR_NULL(__force const void *ptr)
{
        return unlikely(!ptr) || IS_ERR_VALUE((unsigned long)ptr);
}

当程序发现指针异常时，可以用PTR_ERR()函数将异常指针转化为具体的错误代码（例如内存不足的-ENOMEM或参数无效的-EINVAL）。这些错误代码都在内核的./uapi/asm-generic/errno-base.h文件里预先定义好了，每个错误号都对应特定的问题类型。

C
/* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 WITH Linux-syscall-note */
#ifndef _ASM_GENERIC_ERRNO_BASE_H
#define _ASM_GENERIC_ERRNO_BASE_H

#define EPERM            1      /* Operation not permitted */
#define ENOENT           2      /* No such file or directory */
#define ESRCH            3      /* No such process */
#define EINTR            4      /* Interrupted system call */
#define EIO              5      /* I/O error */
#define ENXIO            6      /* No such device or address */
#define E2BIG            7      /* Argument list too long */
#define ENOEXEC          8      /* Exec format error */
#define EBADF            9      /* Bad file number */
#define ECHILD          10      /* No child processes */
#define EAGAIN          11      /* Try again */
#define ENOMEM          12      /* Out of memory */
#define EACCES          13      /* Permission denied */
#define EFAULT          14      /* Bad address */
#define ENOTBLK         15      /* Block device required */
#define EBUSY           16      /* Device or resource busy */
#define EEXIST          17      /* File exists */
#define EXDEV           18      /* Cross-device link */
#define ENODEV          19      /* No such device */
#define ENOTDIR         20      /* Not a directory */
#define EISDIR          21      /* Is a directory */
#define EINVAL          22      /* Invalid argument */
#define ENFILE          23      /* File table overflow */
#define EMFILE          24      /* Too many open files */
#define ENOTTY          25      /* Not a typewriter */
#define ETXTBSY         26      /* Text file busy */
#define EFBIG           27      /* File too large */
#define ENOSPC          28      /* No space left on device */
#define ESPIPE          29      /* Illegal seek */
#define EROFS           30      /* Read-only file system */
#define EMLINK          31      /* Too many links */
#define EPIPE           32      /* Broken pipe */
#define EDOM            33      /* Math argument out of domain of func */
#define ERANGE          34      /* Math result not representable */

#endif

那么如何判断函数返回的指针是有效地址还是错误码呢？ 对于 IS_ERR()的使用， 内核使用案例代码如下所示：

目录：usb/core/phy.c

C
static int usb_phy_roothub_add_phy(struct device *dev, int index,
                                   struct list_head *list)
{
        struct usb_phy_roothub *roothub_entry;
        struct phy *phy;

        phy = devm_of_phy_get_by_index(dev, dev->of_node, index);
        if (IS_ERR(phy)) {
                if (PTR_ERR(phy) == -ENODEV)
                        return 0;
                else
                        return PTR_ERR(phy);
        }

        roothub_entry = devm_kzalloc(dev, sizeof(*roothub_entry), GFP_KERNEL);
        if (!roothub_entry)
                return -ENOMEM;

        INIT_LIST_HEAD(&roothub_entry->list);

        roothub_entry->phy = phy;

        list_add_tail(&roothub_entry->list, list);

        return 0;
}