Rust：错误处理 - Baymax小振

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rust 中的错误处理并不像其他语言一样使用异常处理错误，rust 将错误分为不可恢复错误和可恢复错误

对于可恢复错误，使用 Result<T, E> 类型进行处理
对于不可恢复错误，使用 panic 进行处理

不可恢复错误

使用 panic 来处理不可恢复的错误，有两种行为会产生 panic

代码执行错误，如越界访问
显式调用 panic! 宏
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panic!("Error Message");

产生 panic 后，panic 会打印一个错误信息，之后执行栈展开或终止

栈展开：默认行为，rust 会回溯每一个栈帧，清理每个栈帧中的数据，最后退出程序
终止：rust 不清理数据，直接退出程序，数据交由操作系统进行清理

打印错误信息时，设置环境变量 RUST_BACKTRACE=1，可打印出回溯栈

可恢复错误

rust 使用 Result<T, E> 类型来处理可恢复错误，Result 类型是一个枚举

enum Result<T, E> {
    Ok(T),  // 成功时，包含成功的返回值
    Err(E),  // 错误时，包含错误对象
}

以打开文件为例，打开文件时会返回一个 Result 对象，通过模式匹配进行解构

use std::fs::File;

fn main() {
    let greeting_file_result = File::open("hello.txt");

    let greeting_file = match greeting_file_result {
        Ok(file) => file,
        Err(error) => panic!("Problem opening the file: {error:?}"),
    };
}

若需要判断错误的类型，通常可以调用 error.kind() 获取一个错误类型的枚举，继续进行模式匹配解构

Err 分支简写

在匹配到 Err 并且显式调用 panic! 宏的情况下，有两个函数可以简化匹配判断

unwrap()：抛出的 panic 包含默认错误信息
expect()：抛出的 panic 包含自定义错误信息

1 2	let file1 = File::open("hello.txt").unwrap(); let file2 = File::open("hello.txt").expect("My message");

传播错误

当函数需要向外部抛出 Err 时，函数的返回值应该使用 Result<T, E> 类型

以打开文件并读取文件内容为例，打开文件和读取文件都可能发生错误，以函数返回值的形式将错误抛出到外部

use std::fs::File;
use std::io::{self, Read};

fn read_username_from_file() -> Result<String, io::Error> {
    let username_file_result = File::open("hello.txt");

    let mut username_file = match username_file_result {
        Ok(file) => file,
        Err(e) => return Err(e),  // 抛出错误
    };

    let mut username = String::new();

    match username_file.read_to_string(&mut username) {
        Ok(_) => Ok(username),
        Err(e) => Err(e),  // 抛出错误
    }
}

? 运算符

使用 ? 运算符简化抛出错误的分支

use std::fs::File;
use std::io::{self, Read};

fn read_username_from_file() -> Result<String, io::Error> {
    let mut username_file = File::open("hello.txt")?;  // 若发生错误，返回Err
    let mut username = String::new();
    username_file.read_to_string(&mut username)?;  // 若发生错误，返回Err
    Ok(username)  // 返回成功值
}

进一步简化为链式调用

use std::fs::File;
use std::io::{self, Read};

fn read_username_from_file() -> Result<String, io::Error> {
    let mut username = String::new();
    File::open("hello.txt")?.read_to_string(&mut username)?;  // 任何一步发生错误，直接返回Err
    Ok(username)
}

? 运算符被定义为提前返回一个“不合法”的值，使用 ? 运算符需要函数返回值类型与 ? 运算符的性质兼容

最常用的两种可以使用 ? 的类型

Result<T, E>：提前返回 Err 值
Option<T>：提前返回 None 值

在 Option<T> 上使用 ? 运算符的例子

// lines()返回一个迭代器，调用next()获取第一个元素，若迭代器中没有元素，则提前返回None
fn last_char_of_first_line(text: &str) -> Option<char> {
    text.lines().next()?.chars().last()
}

rust 中提供了一个 Try trait，对于实现了 Try trait 的类型，都可以使用 ? 运算符简化