Rust - 错误处理

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在 Rust 中，错误可以分为以下两大类，如下表所示。

可恢复错误是可以纠正的错误。当程序遇到可恢复错误时，可以重试失败的操作或指定备用操作方案。可恢复错误不会导致程序突然失败。可恢复错误的一个示例是文件未找到错误。

不可恢复错误会导致程序突然失败。如果发生不可恢复错误，程序无法恢复到其正常状态。它无法重试失败的操作或撤消错误。不可恢复错误的一个示例是尝试访问数组末尾以外的位置。

与其他编程语言不同，Rust 没有异常。它为可恢复错误返回一个枚举Result<T, E>，而在程序遇到不可恢复错误时，它会调用panic宏。panic宏会导致程序突然退出。

Panic 宏和不可恢复错误

panic!宏允许程序立即终止并向程序的调用者提供反馈。当程序达到不可恢复状态时，应使用它。

fn main() {
   panic!("Hello");
   println!("End of main"); //unreachable statement
}

在上面的示例中，当程序遇到panic!宏时，它将立即终止。

输出

thread 'main' panicked at 'Hello', main.rs:3

示例：panic! 宏

fn main() {
   let a = [10,20,30];
   a[10]; //invokes a panic since index 10 cannot be reached
}

输出如下所示：

warning: this expression will panic at run-time
--> main.rs:4:4
  |
4 | a[10];
  | ^^^^^ index out of bounds: the len is 3 but the index is 10

$main
thread 'main' panicked at 'index out of bounds: the len 
is 3 but the index is 10', main.rs:4
note: Run with `RUST_BACKTRACE=1` for a backtrace.

如果违反业务规则，程序可以调用panic!宏，如下面的示例所示：

fn main() {
   let no = 13; 
   //try with odd and even
   if no%2 == 0 {
      println!("Thank you , number is even");
   } else {
      panic!("NOT_AN_EVEN"); 
   }
   println!("End of main");
}

如果分配给变量的值为奇数，则以上示例返回错误。

输出

thread 'main' panicked at 'NOT_AN_EVEN', main.rs:9
note: Run with `RUST_BACKTRACE=1` for a backtrace.

Result 枚举和可恢复错误

枚举 Result – <T,E> 可用于处理可恢复错误。它有两个变体：OK 和 Err。T 和 E 是泛型类型参数。T 表示在成功情况下将在 OK 变体中返回的值的类型，E 表示在失败情况下将在 Err 变体中返回的错误的类型。

enum Result<T,E> {
   OK(T),
   Err(E)
}

让我们借助一个示例来理解这一点：

use std::fs::File;
fn main() {
   let f = File::open("main.jpg"); 
   //this file does not exist
   println!("{:?}",f);
}

如果文件已存在，则程序返回OK(File)，如果文件未找到，则返回Err(Error)。

Err(Error { repr: Os { code: 2, message: "No such file or directory" } })

现在让我们看看如何处理 Err 变体。

以下示例使用match语句处理打开文件时返回的错误

use std::fs::File;
fn main() {
   let f = File::open("main.jpg");   // main.jpg doesn't exist
   match f {
      Ok(f)=> {
         println!("file found {:?}",f);
      },
      Err(e)=> {
         println!("file not found \n{:?}",e);   //handled error
      }
   }
   println!("end of main");
}

注意 - 即使文件未找到，程序也会打印main事件的结束。这意味着程序已优雅地处理了错误。

输出

file not found
Os { code: 2, kind: NotFound, message: "The system cannot find the file specified." }
end of main

示例

is_even函数如果数字不是偶数则返回错误。main()函数处理此错误。

fn main(){
   let result = is_even(13);
   match result {
      Ok(d)=>{
         println!("no is even {}",d);
      },
      Err(msg)=>{
         println!("Error msg is {}",msg);
      }
   }
   println!("end of main");
}
fn is_even(no:i32)->Result<bool,String> {
   if no%2==0 {
      return Ok(true);
   } else {
      return Err("NOT_AN_EVEN".to_string());
   }
}

注意 - 由于 main 函数优雅地处理了错误，因此打印了main语句的结束。

输出

Error msg is NOT_AN_EVEN
end of main

unwrap() 和 expect()

标准库包含几个辅助方法，Result<T,E>和 Option<T>枚举都实现了这些方法。您可以使用它们来简化您确实不希望出现故障的错误情况。如果方法成功，则使用“unwrap”函数提取实际结果。

unwrap()

unwrap()函数在操作成功时返回实际结果。如果操作失败，它会返回带有默认错误消息的 panic。此函数是 match 语句的简写。这在下面的示例中显示：

fn main(){
   let result = is_even(10).unwrap();
   println!("result is {}",result);
   println!("end of main");
}
fn is_even(no:i32)->Result<bool,String> {
   if no%2==0 {
      return Ok(true);
   } else {
      return Err("NOT_AN_EVEN".to_string());
   }
}
result is true
end of main

修改以上代码以将奇数传递给is_even()函数。

unwrap()函数将出现 panic 并返回如下所示的默认错误消息

thread 'main' panicked at 'called `Result::unwrap()` on 
an `Err` value: "NOT_AN_EVEN"', libcore\result.rs:945:5
note: Run with `RUST_BACKTRACE=1` for a backtrace

expect()

程序可以在出现 panic 的情况下返回自定义错误消息。这在以下示例中显示：

use std::fs::File;
fn main(){
   let f = File::open("pqr.txt").expect("File not able to open");
   //file does not exist
   println!("end of main");
}

expect()函数类似于unwrap()。唯一的区别是可以使用 expect 显示自定义错误消息。

输出

thread 'main' panicked at 'File not able to open: Error { repr: Os 
{ code: 2, message: "No such file or directory" } }', src/libcore/result.rs:860
note: Run with `RUST_BACKTRACE=1` for a backtrace.