【Rust指南】错误的分类与传递|使用kind进行异常处理

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前言

  Rust 有一套独特的处理异常情况的机制，它并不像其它语言中的 try 机制那样简单。
在Rust 中的错误分为两大类：可恢复错误和不可恢复错误。大多数编程语言用

Exception

（异常）类来表示错误。在 Rust 中没有 Exception。对于可恢复错误用

Result<T, E>

类来处理，对于不可恢复错误使用

panic!

宏来处理。

1、不可恢复错误

• 由编程中无法解决的逻辑错误导致的，例如访问数组末尾以外的位置。

1.1、panic! 宏的使用

宏的使用较为简单，让我们来看一个具体例子：

fnmain(){panic!("Error occured");println!("Hello, rust");}

运行结果：

很显然，程序并不能如约运行到

println!("Hello, rust")

，而是在

panic!

宏被调用时停止了运行，不可恢复的错误一定会导致程序受到致命的打击而终止运行。

1.2、通过 Powershell命令行分析错误原因

我们来分析一下终端命令行中的报错信息：

thread 'main' panicked at 'Error occured', src\main.rs:2:5
note:Some details are omitted, run with `RUST_BACKTRACE=full` for a verbose backtrace.

• 第一行输出了 panic! 宏调用的位置以及其输出的错误信息
• 第二行是一句提示，翻译成中文就是"通过 RUST_BACKTRACE=full 环境变量运行以显示回溯"。接下来看一下回溯（backtrace）信息：

stack backtrace:0:std::panicking::begin_panic_handler
             at /rustc/e092d0b6b43f2de967af0887873151bb1c0b18d3/library\std\src\panicking.rs:5841:core::panicking::panic_fmt
             at /rustc/e092d0b6b43f2de967af0887873151bb1c0b18d3/library\core\src\panicking.rs:1422:error_deal::main
             at .\src\main.rs:23:core::ops::function::FnOnce::call_once<void(*)(),tuple$<>>
             at /rustc/e092d0b6b43f2de967af0887873151bb1c0b18d3\library\core\src\ops\function.rs:248

回溯是不可恢复错误的另一种处理方式，它会展开运行的栈并输出所有的信息，然后程序依然会退出。通过大量的输出信息，我们可以找到我们编写的 panic! 宏触发的错误。

2、可恢复的错误

• 如果访问一个文件失败，有可能是因为它正在被占用，是正常的，我们可以通过等待来解决。

2.1、Rustlt<T,E>枚举类的使用

此概念十分类似于 Java 编程语言中的异常，而在 C 语言中我们就常常将函数返回值设置成整数来表达函数遇到的错误，在 Rust 中通过

Result<T, E>

枚举类作返回值来进行异常表达：

enumResult<T,E>{Ok(T),Err(E),}//T的类型不定，相当于C++中模板的写法

我们知道

enum

常常与

match

配合使用，当匹配到

OK

时就会执行相应代码。

在 Rust 标准库中可能产生异常的函数的返回值都是

Result

类型。

例如：当我们尝试打开一个文件时：

usestd::fs::File;fnmain(){let fp =File::open("hello_rust.txt");match fp {Ok(file)=>{println!("File opened successfully.");},Err(err)=>{println!("Failed to open the file.");}}}//OK里的参数file是File类型，相当于填充了枚举里的T类型

如果

hello_rust.txt

文件不存在，会打印 Failed to open the file.

当然，我们在枚举类章节讲到的

if let

模式匹配语法可以简化

match

语法块：

usestd::fs::File;fnmain(){let fp =File::open("hello_rust.txt");ifletOk(file)= fp {println!("File opened successfully.");}else{println!("Failed to open the file.");}}

2.2、Result 类的unwrap() 和 expect(message: &str) 方法

• 将一个可恢复错误按不可恢复错误处理

举个例子：

usestd::fs::File;fnmain(){let fp1 =File::open("hello_rust.txt").unwrap();let fp2 =File::open("hello_rust.txt").expect("Failed to open.");}

• 这段程序相当于在 Result 为 Err 时调用 panic!宏
• 两者的区别在于 expect 能够向 panic! 宏发送一段指定的错误信息
• panic!宏是不可恢复错误，这样就完成了转变

3、可恢复的错误的传递

之前所讲的是接收到错误的处理方式，接下来讲讲怎么把错误信息传递出去

我们先来编写一个函数：

fnf(i:i32)->Result<i32,bool>{if i >=0{Ok(i)}else{Err(false)}}fnmain(){let r =f(10000);ifletOk(v)= r {println!("Ok: f(-1) = {}", v);}else{println!("Err");}}//运行结果：Ok: f(-1) = 10000

这里

r

的结果是

f

函数返回的

ok(10000)

，经过

if let

模式匹配后

v

的值为10000

*这段程序中函数

f

是错误的根源，现在我们再写一个传递错误的函数

g

：*

fng(i:i32)->Result<i32,bool>{let t =f(i);returnmatch t {Ok(i)=>Ok(i),Err(b)=>Err(b)};}

函数 g 传递了函数 f 可能出现的错误，这样写有些冗长，Rust 中可以在 Result 对象后添加

?

操作符将同类的

Err

直接传递出去：

fnf(i:i32)->Result<i32,bool>{if i >=0{Ok(i)}else{Err(false)}}fng(i:i32)->Result<i32,bool>{let t =f(i)?;Ok(t)// 因为确定 t 不是 Err, t 在这里已经推导出是 i32 类型}fnmain(){let r =g(10000);ifletOk(v)= r {println!("Ok: g(10000) = {}", v);}else{println!("Err");}}//运行结果：Ok: g(10000) = 10000

**

?

符的实际作用是将 Result 类非异常的值直接取出，如果有异常就将异常 Result 返回出去。所以? 符仅用于返回值类型为 Result<T, E> 的函数，且其中

E

类型必须和

?

所处理的 Result 的 E 类型一致。**

4、结合kind方法处理异常

虽然前面提到Rust 异常不像其他语言这么简单，但这并不意味着 Rust 实现不了：我们完全可以把

try

块在独立的函数中实现，将所有的异常都传递出去解决。

实际上这才是一个分化良好的程序应当遵循的编程方法：应该注重独立功能的完整性。

但是这样需要判断 Result 的 Err 类型，获取 Err 类型的函数是

kind()

做一个打开文件的实例：

usestd::io;usestd::io::Read;usestd::fs::File;fnread_text_from_file(path:&str)->Result<String,io::Error>{letmut f =File::open(path)?;letmut s =String::new();
    f.read_to_string(&mut s)?;Ok(s)}fnmain(){let str_file =read_text_from_file("hello_rust.txt");match str_file {Ok(s)=>println!("{}", s),Err(e)=>{match e.kind(){io::ErrorKind::NotFound=>{println!("No such file");},
                _ =>{println!("Cannot read the file");}}}}}//这里我没有创建hello_rust.txt文件，因此运行结果为：No such file

代码解释：

• 使用read_text_from_file()函数将文件打开的结果传给了str_file变量- 这里并不存在hello_rust.txt，因此File::open(path)?不会打开文件，异常会存到f中- f.read_to_string(&mut s)?并不能读出文件内容，ok(s)无内容
• 通过分析，分支会执行Err(e)的代码块，使用e.kind()得到了错误类型并再次进行match分支- 如果是NotFound错误就会打印No such file- 其他情错误均提示Cannot read the file

Rust 的错误处理到此分享结束，欢迎大家指点，如有不恰当的地方还请不吝提出，让我们在交流中进步！