Rust 11：错误处理（Option＜T＞、Result＜T,E＞、panic、catch

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几种不同的错误处理方式
- 使用返回值（错误码）
- 使用异常（Exception）
- 使用类型系统
Option< T >
Result< T, E >
?操作符
- 代码测试
- ?操作符的使用限制
panic!和catch_unwind

错误处理机制的设计是程序架构设计中非常重要的一部分。任何可能的错误，只要没有得到妥善的处理，日后都可能成为系统的隐患。

程序中，错误处理的基本流程为：

当错误发生时，用适当的方式捕获这个错误；

对捕获的错误可以立即进行处理，也可以对错误进行传播（propagate），直到不得不处理的地方再处理。

最终，对内做好错误信息的日志记录，对外给用户展示友好的、易于理解问题所在的错误信息。

几种不同的错误处理方式

使用返回值（错误码）

以C语言为代表，使用函数返回值作为错误记录和传播的手段。
缺点是，开发者需要根据准确的文档，以显示编程的方式处理（或进一步传递）各种返回情况。
然而，不得忽视的一个事实是，代码更新后往往很难保持文档的实时准确更新。

使用异常（Exception）

以Java语言为代表。
程序中任何可能出错的地方，都可以抛出异常；而异常可以通过栈回溯（stack unwind）被一层层自动传递，直到遇到捕获异常的地方，如果回溯到main函数还无人捕获，程序就会异常退出。
引入异常来处理错误，其优点是：错误的产生和错误的处理完全被分隔开（关注点分离），调用者不必关心错误，而被调者也不强求调用者关心错误。

不过，使用异常也有缺点：

在需要打开/关闭资源的情况下，容易出现因为抛出异常而资源没有得到正确关闭和释放的问题。这一点需要编程时特别小心，而且处理起来比较繁琐。

异常容易被滥用。毕竟，使用异常的代价要远比处理返回值的代价高。

使用类型系统

Rust语言中，就主要使用类型系统来传播和处理错误。主要使用到内置的Option<T>和Result<T,E>类型。
同时，当出现比较严重、不可恢复的错误时，Rust支持用panic!宏抛出异常，用来快速退出程序，或者进入外围的catch_unwind代码中。

Option< T >

标准库中的定义：

pub enum Option<T> {None,Some(T),
}

Option<T>是一个枚举类型，要么是Some<T>，要么是None。这能很好地表达有值和无值两种情况，避免出现Java中的NullPointerException。

Result< T, E >

#[must_use = "this `Result` may be an `Err` variant, which should be handled"]
pub enum Result<T, E> {/// Contains the success valueOk(T),/// Contains the error valueErr(E),
}

Result<T,E>是也一个枚举类型，要么是正常情况下的结果类型T，要么是错误情况下的结果类型E。
注意一下 #must_use 标注，编译器会对有带有此标注的所有类型做特殊检查：如果该类型对应的值没有在代码中显式地使用，编译器会给出有警告。这能提醒开发者需要将所有错误显示处理。

?操作符

为了让Result<T,E>类型的处理更加方便简洁，Rust中引入了?操作符。
?操作符本质是一个类似如下代码的match匹配。

match result {Ok(v) => v,Err(e) => return Err(e.into())
}

也就是说：

如果Result是一个E类型的错误值，则提前返回错误，结束当前函数。
如果Result是一个T类型的正确值，则提取出值，方便后续进行链式调用。

代码测试

先来定义一个自己的错误类型：

struct MyError {code: i32, msg: String
}
use std::fmt::{Display,Debug,Formatter};
impl std::error::Error for MyError { }
impl Debug for MyError {fn fmt(&self, f: &mut Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {write!(f, "[{}]{}", self.code, self.msg)}
}
impl Display for MyError {fn fmt(&self, f: &mut Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {write!(f, "[{}]{}", self.code, self.msg)}
}

在main()函数中测试：

fn main() -> Result<(), MyError> {let oneError: Result<(), MyError>= Err(MyError{code: -1,msg: "error".to_owned(),});// 问号操作符是针对Result<T,E>类型的一个语法糖// 本质是一个match匹配// 如果Result是一个E类型的错误值，则提前返回错误，结束当前函数// 如果Result是一个T类型的正确值，则提取出值，方便后续进行链式调用oneError?;Ok(())
}

?操作符的使用限制

?操作符只能使用在以Option或者Result作为返回值的函数体中。
如果要在main()中使用?操作符。那么首先是要求main()返回值是Option或者Result类型（满足第1条）；其次，还要求返回值是要实现std::process::Termination trait的类型。
rust文档：Termination

pub trait Termination {fn report(self) -> i32;
}

其中report()方法返回一个i32值，这与C语言中main()函数要求返回一个整数值一致。
测试代码中的Result<(), MyError>可以作为main函数的返回值类型，是因为标准库中有如下实现：

impl<E: fmt::Debug> Termination for Result<(), E> {fn report(self) -> i32 {match self {Ok(()) => ().report(),Err(err) => Err::<!, _>(err).report(),}}
}

panic!和catch_unwind

当出现比较严重、不可恢复的错误时，Rust支持用panic!宏抛出异常，用来快速退出程序。
如果某些情况下，不希望程序内部的panic!导致程序退出，可以将程序代码包裹在一个闭包中，然后传入std::panic::catch_unwind中执行。

use std::panic;
let result = panic::catch_unwind(||{println!("Hello");
});
println!("{}", result.is_ok());//truelet result = panic::catch_unwind(||{// 打印异常堆栈信息// 被catch_unwind包裹，该panic不会导致进程退出panic!("Error in catch_unwind");
});
if(result.is_err()) {// 发现异常println!("maybe do something");
}println!("before panic");//before panic
//让程序异常退出
panic!("error exit");
//上一句代码已导致程序异常退出，这一句执行不到
println!("normal exit");