錯誤處理

Rust 中的錯誤主要分為兩類：

• 可恢復(fù)錯誤，通常用于從系統(tǒng)全局角度來看可以接受的錯誤，例如處理用戶的訪問、操作等錯誤，這些錯誤只會影響某個用戶自身的操作進程，而不會對系統(tǒng)的全局穩(wěn)定性產(chǎn)生影響
• 不可恢復(fù)錯誤，剛好相反，該錯誤通常是全局性或者系統(tǒng)性的錯誤，例如數(shù)組越界訪問，系統(tǒng)啟動時發(fā)生了影響啟動流程的錯誤等等，這些錯誤的影響往往對于系統(tǒng)來說是致命的

不可恢復(fù)錯誤

不可恢復(fù)錯誤通常是非常嚴重的，例如：程序一開始讀取配置文件失敗或者連接數(shù)據(jù)庫失敗，諸如此類導(dǎo)致程序運行發(fā)生致命錯誤的，可以使用不可恢復(fù)錯誤。在rust中，觸發(fā)不可恢復(fù)錯誤使用panic即可。

觸發(fā)panic可以分為被動觸發(fā)和主動調(diào)用兩種方式。

被動觸發(fā)

下面是一個被動觸發(fā)panic的例子。

fn main() {
    let v = vec![1, 2, 3];
    v[99];
}

這段代碼由于數(shù)組越界訪問，導(dǎo)致被動觸發(fā)了panic。錯誤信息如下所示：

thread 'main' panicked at 'index out of bounds: the len is 3 but the index is 99', src/main.rs:4:5
note: run with `RUST_BACKTRACE=1` environment variable to display a backtrace

backtrace棧展開

可以注意到上面的note提示我們在run的時候使用RUST_BACKTRACE=1來進行?；厮?，它包含了函數(shù)調(diào)用的順序。例如：

 RUST_BACKTRACE=1 cargo run

執(zhí)行以后輸出的錯誤如下所示：

thread 'main' panicked at 'index out of bounds: the len is 3 but the index is 99', src/main.rs:4:5
stack backtrace:
0: rust_begin_unwind
          at /rustc/fc594f15669680fa70d255faec3ca3fb507c3405/library/std/src/panicking.rs:575:5
1: core::panicking::panic_fmt
          at /rustc/fc594f15669680fa70d255faec3ca3fb507c3405/library/core/src/panicking.rs:64:14
2: core::panicking::panic_bounds_check
          at /rustc/fc594f15669680fa70d255faec3ca3fb507c3405/library/core/src/panicking.rs:147:5
3: <usize as core::slice::index::SliceIndex<[T]>>::index
          at /rustc/fc594f15669680fa70d255faec3ca3fb507c3405/library/core/src/slice/index.rs:260:10
4: core::slice::index::<impl core::ops::index::Index<I> for [T]>::index
          at /rustc/fc594f15669680fa70d255faec3ca3fb507c3405/library/core/src/slice/index.rs:18:9
5: <alloc::vec::Vec<T,A> as core::ops::index::Index<I>>::index
          at /rustc/fc594f15669680fa70d255faec3ca3fb507c3405/library/alloc/src/vec/mod.rs:2727:9
6: error_handling::main
          at ./src/main.rs:4:5
7: core::ops::function::FnOnce::call_once
          at /rustc/fc594f15669680fa70d255faec3ca3fb507c3405/library/core/src/ops/function.rs:507:5
note: Some details are omitted, run with `RUST_BACKTRACE=full` for a verbose backtrace.

最近調(diào)用的函數(shù)排在列表的最上方。因為咱們的 main 函數(shù)基本是最先調(diào)用的函數(shù)了，所以排在了倒數(shù)第二位，還有一個關(guān)注點，排在最頂部最后一個調(diào)用的函數(shù)是 rust_begin_unwind，該函數(shù)的目的就是進行棧展開，呈現(xiàn)這些列表信息給我們。

要獲取到?；厮菪畔?，你還需要開啟 debug 標志，該標志在使用 cargo run 或者 cargo build 時自動開啟（這兩個操作默認是 Debug 運行方式）。同時，棧展開信息在不同操作系統(tǒng)或者 Rust 版本上也有所不同。

panic時的兩種終止方式

當出現(xiàn) panic! 時，程序提供了兩種方式來處理終止流程：棧展開和直接終止。

其中，默認的方式就是 棧展開，這意味著 Rust 會回溯棧上數(shù)據(jù)和函數(shù)調(diào)用，因此也意味著更多的善后工作，好處是可以給出充分的報錯信息和棧調(diào)用信息，便于事后的問題復(fù)盤。直接終止，顧名思義，不清理數(shù)據(jù)就直接退出程序，善后工作交與操作系統(tǒng)來負責(zé)。

對于絕大多數(shù)用戶，使用默認選擇是最好的，但是當你關(guān)心最終編譯出的二進制可執(zhí)行文件大小時，那么可以嘗試去使用直接終止的方式，例如下面的配置修改 Cargo.toml 文件，實現(xiàn)在 release 模式下遇到 panic 直接終止：

[profile.release]
panic = 'abort'

主動調(diào)用panic

在某些特殊場景中，開發(fā)者想要主動拋出一個異常。rust提供了panic!宏，它可以在你調(diào)用時，打印出一個錯誤信息，展開報錯點往前的函數(shù)調(diào)用堆棧，最后退出程序。一定是不可恢復(fù)的錯誤，才調(diào)用 panic! 處理，你總不想系統(tǒng)僅僅因為用戶隨便傳入一個非法參數(shù)就崩潰吧？所以，只有當你不知道該如何處理時，再去調(diào)用 panic!

fn main() {
    panic!("crash");
}

運行后輸出：

thread 'main' panicked at 'crash', src/main.rs:8:5
note: run with `RUST_BACKTRACE=1` environment variable to display a backtrace

它告訴我們，main 函數(shù)所在的線程崩潰了，發(fā)生的代碼位置是 src/main.rs 中的第 8 行第 5 個字符（去除該行前面的空字符）

線程panic后程序是否會終止

如果是 main 線程，則程序會終止，如果是其它子線程，該線程會終止，但是不會影響 main 線程。因此，盡量不要在 main 線程中做太多任務(wù)，將這些任務(wù)交由子線程去做，就算子線程 panic 也不會導(dǎo)致整個程序的結(jié)束。

Result枚舉類型

它被定義為如下：

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

泛型參數(shù) T 代表成功時存入的正確值的類型，存放方式是 Ok(T)，E 代表錯誤時存入的錯誤值，存放方式是 Err(E)。一個實際的例子如下：

#![allow(unused)]
use std::fs::File;
fn main() {
    let f = File::open("hello.txt");
    let f = match f {
        Ok(file) => file,
        Err(error) => {
            panic!("Problem opening the file: {:?}", error)
        },
    };
}

代碼很清晰，對打開文件后的 Result<T, E> 類型進行匹配取值，如果是成功，則將 Ok(file) 中存放的的文件句柄 file 賦值給 f，如果失敗，則將 Err(error) 中存放的錯誤信息 error 使用 panic 拋出來，進而結(jié)束程序。

直接 panic 還是過于粗暴，因為實際上 IO 的錯誤有很多種，我們需要對部分錯誤進行特殊處理，而不是所有錯誤都直接崩潰：

#![allow(unused)]
use std::fs::File;
use std::io::ErrorKind;
fn main() {
    let f = File::open("hello.txt");
    let f = match f {
        Ok(file) => file,
        Err(error) => match error.kind() {
            ErrorKind::NotFound => match File::create("hello.txt") {
                Ok(fc) => fc,
                Err(e) => panic!("Problem creating the file: {:?}", e),
            },
            other_error => panic!("Problem opening the file: {:?}", other_error),
        },
    };
}

上面代碼在匹配出 error 后，又對 error 進行了詳細的匹配解析，最終結(jié)果：

如果是文件不存在錯誤 ErrorKind::NotFound，就創(chuàng)建文件，這里創(chuàng)建文件File::create 也是返回 Result，因此繼續(xù)用 match 對其結(jié)果進行處理：創(chuàng)建成功，將新的文件句柄賦值給 f，如果失敗，則 panic

剩下的錯誤，一律 panic.

unwrap和expect

它們的作用就是，如果返回成功，就將 Ok(T) 中的值取出來，如果失敗，就直接 panic。例如：

use std::fs::File;
fn main() {
    let f = File::open("hello.txt").unwrap();
}

如果hello.txt不存在，則會導(dǎo)致panic；而expect會帶上自定義的錯誤提示信息，相當于重載了錯誤打印的函數(shù)：

use std::fs::File;
fn main() {
    let f = File::open("hello.txt").expect("Failed to open hello.txt");
}

如果hello.txt不存在，那么panic的時候expect會帶上自定義的錯誤提示信息“Failed to open hello.txt”。

傳播錯誤

rust提供了錯誤傳遞的方式，以滿足不同的編程風(fēng)格來處理錯誤。有的人喜歡原地處理，有的人則是需要將錯誤傳遞到上層調(diào)用處進行處理。rust提供了?來進行錯誤傳播。例如：

#![allow(unused)]
fn main() {
use std::fs::File;
use std::io;
use std::io::Read;
fn read_username_from_file() -> Result<String, io::Error> {
    let mut f = File::open("hello.txt")?;
    let mut s = String::new();
    f.read_to_string(&mut s)?;
    Ok(s)
}
let res = read_username_from_file();
dbg!(&res);
}

我們在此處進行了錯誤傳遞，當前目錄下不存在hello.txt是，?會把發(fā)生的錯誤傳遞到上層，也是就是調(diào)用read_username_from_file處，錯誤結(jié)果保存在res中。輸出如下所示：

[src/main.rs:64] &res = Err(
    Os {
        code: 2,
        kind: NotFound,
        message: "No such file or directory",
    },
)

詳細的顯示了錯誤信息，包含錯誤碼code，錯誤種類kind，錯誤消息message。?其實是一個宏。當使用 ? 運算符時，如果表達式的結(jié)果是一個錯誤值，那么整個函數(shù)將立即返回這個錯誤值，否則會將表達式的結(jié)果進行包裝并繼續(xù)執(zhí)行函數(shù)。?的強大之處在于自動類型提升，例如:

fn main() {
fn open_file() -> Result<File, Box<dyn std::error::Error>> {
    let mut f = File::open("hello.txt")?;
    Ok(f)
}
let res = open_file();
dbg!(&res);
}

當前目錄下沒有hello.txt時，open會失敗，此時發(fā)送的錯誤是std::io::Error 類型，但是 open_file 函數(shù)返回的錯誤類型是 std::error::Error 的特征對象。標準庫中定義的 From 特征，該特征有一個方法 from，用于把一個類型轉(zhuǎn)成另外一個類型，? 可以自動調(diào)用該方法，然后進行隱式類型轉(zhuǎn)換。因此只要函數(shù)返回的錯誤 ReturnError 實現(xiàn)了 From<OtherError> 特征，那么 ? 就會自動把 OtherError 轉(zhuǎn)換為 ReturnError。除此之外，?還可以實現(xiàn)鏈式調(diào)用。例如：

#![allow(unused)]
fn main() {
use std::fs::File;
use std::io;
use std::io::Read;
fn read_username_from_file() -> Result<String, io::Error> {
    let mut s = String::new();
    File::open("hello.txt")?.read_to_string(&mut s)?;
    Ok(s)
}
}

確實牛逼，這樣就不用寫一大堆代碼來處理錯誤了。

?用于Option返回

? 不僅僅可以用于 Result 的傳播，還能用于 Option 的傳播。

fn main() {
fn last_char_of_first_line(text: &str) -> Option<char> {
    text.lines().next()?.chars().last()
}
let res = last_char_of_first_line("123");
dbg!(&res);
}

如果next返回的是None，那么執(zhí)行結(jié)束，直接返回None，否則接著進行鏈式調(diào)用。

帶返回值的 main 函數(shù)

在了解了 ? 的使用限制后，這段代碼你很容易看出它無法編譯：

use std::fs::File;
fn main() {
    let f = File::open("hello.txt")?;
}

因為 ? 要求 Result<T, E> 形式的返回值，而 main 函數(shù)的返回是 ()，怎么辦？實際上 Rust 還支持另外一種形式的 main 函數(shù)：

use std::error::Error;
use std::fs::File;
fn main() -> Result<(), Box<dyn Error>> {
    let f = File::open("hello.txt")?;
    Ok(())
}

這樣就能使用 ? 提前返回了，同時我們又一次看到了Box<dyn Error> 特征對象，因為 std::error:Error 是 Rust 中抽象層次最高的錯誤，其它標準庫中的錯誤都實現(xiàn)了該特征，因此我們可以用該特征對象代表一切錯誤，就算 main 函數(shù)中調(diào)用任何標準庫函數(shù)發(fā)生錯誤，都可以通過 Box<dyn Error>這個特征對象進行返回.

到此這篇關(guān)于Rust處理錯誤的實現(xiàn)方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Rust處理錯誤內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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