Rust是怎么处理错误的

本文小编为大家详细介绍“Rust是怎么处理错误的”，内容详细，步骤清晰，细节处理妥当，希望这篇“Rust是怎么处理错误的”文章能帮助大家解决疑惑，下面跟着小编的思路慢慢深入，一起来学习新知识吧。程序在运行的过程中，总是会不可避免地产生错误，而如何优雅地解决错误，也是语言的设计哲学之一。那么现有的主流语言是怎么处理错误的呢？比如调用一个函数，如果函数执行的时候出错了，那么该怎么处理呢。C 语言C 是一门古老的语言，通常会以指针作为参数，在函数内部进行解引用，修改指针指向的值。然后用 1 和 0 代表返回值，如果返回 1，则表示修改成功；返回 0，表示修改失败。但这种做法有一个缺陷，就是修改失败时，无法将原因记录下来。C++和 Python引入了 Exception，通过 try catch 可以将异常捕获，相比 C 进步了一些。但它的缺陷是我们不知道被调用方会抛出什么异常。Java引入了 checked exception，方法的所有者可以声明自己会抛出什么异常，然后调用者对异常进行处理。在 Java 程序启动时，抛出大量异常都是司空见惯的事情，并在相应的调用堆栈中将信息完整地记录下来。至此，Java 的异常不再是异常，而是一种很普遍的结构，从良性到灾难性都有所使用，异常的严重性由调用者来决定。而像 Go、Rust 这样的新兴语言，则采用了与之不同的方式。它们没有像传统的高级语言一样引入 try cache，因为设计者认为这会把控制流搞得非常乱。在 Go 和 Rust 里面，错误是通过返回值体现的。比如打开一个文件，如果文件不存在，像 Python 程序就会直接报错。但 Go 不一样，Go 在打开文件的时候会同时返回一个文件句柄和 error，如果文件成功打开，那么 error 就是空；如果文件打开失败，那么 error 就是错误原因。所以对于 Go 而言，在可能出错的时候，程序会同时返回 value 和 error。如果你要使用 value，那么必须先对 error 进行判断。我们上面提到了错误(Error)和异常(Exception)，有很多人分不清这两者的区别，我们来解释一下。在 Python 里面很少会对错误和异常进行区分，甚至将它们视做同一种概念。但在 Go 和 Rust 里面，错误和异常是完全不同的，异常要比错误严重得多。当出现错误时，开发者是有能力解决的，比如文件不存在。这时候程序并不会有异常产生，而是正常执行，只是作为返回值的 error 不为空，开发者要基于 error 进行下一步处理。但如果出现了异常，那么一定是代码写错了，开发者无法处理了。比如索引越界，程序会直接 panic 掉，所以在 Rust 里面异常又叫做不可恢复的错误。如果在 Rust 里面出现了异常，也就是不可恢复的错误，那么就表示开发者希望程序立刻中止掉，不要再执行下去了。而不可恢复的错误，除了程序在运行过程中因为某些原因自然产生之外，也可以手动引发。注意 panic! 和 println! 的参数一致的，都支持字符串格式化输出。下面看一下输出结果：如果将环境变量RUST_BACKTRACE设置为 1，还可以显示调用栈。然后除了 panic! 之外，assert 系列的宏也可以生成不可恢复的错误。还有一个宏叫 unimplemented!，当我们的代码还没有开发完毕时，为了在别人调用的时候能够提示调用者，便可以使用这个宏。它和 Python 里的raise NotImplementedError 是比较相似的。最后在 Rust 里面还有一个常用的宏，用于表示程序不可能执行到某个地方。如果程序真的执行到了该宏所在的地方，那么同样会触发一个不可恢复的错误。以上就是 Rust 里面的几个用于创建不可恢复的错误的几个宏。说完了不可恢复的错误，再来看看可恢复的错误，一般称之为错误。在 Go 里面错误是通过多返回值实现的，如果程序可能出现错误，那么会多返回一个 error，然后根据 error 是否为空来判断究竟有没有产生错误。所以开发者必须先对 error 进行处理，然后才可以执行下一步，不应该对 error 进行假设。而 Rust 的错误机制和 Go 类似，只不过是通过枚举实现的，该枚举叫 Result，我们看一下它的定义。如果将定义简化一下，那么就是这个样子。可以看到它就是一个简单的枚举，并且带有两个泛型。我们之前也介绍过一个枚举叫 Option，用来处理空值的，内部有两个成员，分别是 Some 和 None。然后枚举 Result 和 Option 一样，它和内部的成员都是可以直接拿来用的，我们实际举个例子演示一下吧。打印结果如我们所料，但 Rust 和 Go 一样，都要求我们提前对 error 进行处理，并且 Rust 比 Go 更加严格。对于 Go 而言，在没有发生错误的时候，即使我们不对 error 做处理（不推荐），也是没问题的。而 Rust 不管会不会发生错误，都要求对 error 进行处理。因为 Rust 返回的是枚举，比如上面代码中的 a 是一个 Ok(i32)，即便没有发生错误，这个 a 也不能直接用，必须使用 match 表达式处理一下。虽然这种编码方式会让人感到有点麻烦，但它杜绝了出现运行时错误的可能。相比运行时报错，我们宁可在编译阶段多费些功夫。我们说 Rust 为了避免控制流混乱，并没有引入 try cache 语句。但 try cache 也有它的好处，就是可以完整地记录堆栈信息，从错误的根因到出错的地方，都能完整地记录下来，举个 Python 的例子：程序报错了，根因是调用了函数 f，而出错的地方是在第 10 行，我们手动 raise 了一个异常。可以看到程序将整个错误的链路全部记录下来了，只要从根因开始一层层往下定位，就能找到错误原因。而对于 Go 和 Rust 来说就不方便了，特别是 Go，如果每返回一个 error，就打印一次，那么会将 error 打的乱七八糟的。所以我们更倾向于错误能够在上下文当中传递，对于 Rust 而言，我们可以通过问号表达式来实现这一点。里面的 call1 和 call2 是等价的，如果在 call2 里面函数调用出错了，那么会自动将错误返回。并且注意 call2 里面的 ret，它是 u32，不是 Ok(u32)。因为函数调用出错会直接返回，不出错则会将 Ok 里面的 u32 取出来赋值给 ret。然后我们说如果 external_some_func 函数执行出错了，那么 call2 就直接将错误返回了，程序不会再往下执行。所以这也侧面要求，call2 和external_some_func的返回值类型都是 Result，并且里面的错误类型也要一样，否则函数签名是不合法的。此时错误就自动地在上下文当中传递了，并且还更简洁，只需要在函数调用后面加一个问号即可。再来考虑一种更复杂的情况，我们在调用函数的时候可能会调用多个函数，而这多个函数的错误类型不一样该怎么办呢？很多时候，错误并不是一个简单的字符串，因为那样能携带的信息太少。基本上都是一个结构体，文字格式的错误信息只是里面的字段之一，而其它字段则负责描述更加详细的上下文信息。我们上面有两个函数，是一会儿我们要调用的，但问题是它们返回的错误类型不同，也就是Result里面的 E 不同。而如果是这种情况的话，问号表达式就会失效，那么我们应该怎么做呢？如果调用的多个函数返回的错误类型相同，那么只需要保证调用方也返回相同的错误类型，即可使用问号表达式。但如果调用的多个函数返回的错误类型不同，那么这个时候调用方就必须使用一个新的错误类型，其数据结构通常为枚举。而枚举里的成员要包含所有可能发生的错误类型，比如这里的FileNotFoundError和IndexError。然后为枚举实现 From trait，该 trait 带了一个泛型，并且内部定义了一个 from 方法。我们在实现之后，当出现FileNotFoundError 和 IndexError 的时候，就会调用 from 方法，转成调用方的 MyError 类型，然后返回。因此这就是 Rust 处理错误的方式，可能有一些难理解，需要私下多琢磨琢磨。最后再补充一点，我们知道 main 函数应该返回一个空元组，但除了空元组之外，它也可以返回一个 Result。我们执行一下看看输出：由于 main 函数已经是最顶层的调用方了，所以出错的时候，免费云主机域名直接将错误抛出来了。读到这里，这篇“Rust是怎么处理错误的”文章已经介绍完毕，想要掌握这篇文章的知识点还需要大家自己动手实践使用过才能领会，如果想了解更多相关内容的文章，欢迎关注百云主机行业资讯频道。

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