錯(cuò)誤處理

Rust 中的錯(cuò)誤主要分為兩類：

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

不可恢復(fù)錯(cuò)誤

不可恢復(fù)錯(cuò)誤通常是非常嚴(yán)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(yùn)行發(fā)生致命錯(cuò)誤的，可以使用不可恢復(fù)錯(cuò)誤。在rust中，觸發(fā)不可恢復(fù)錯(cuò)誤使用panic即可。

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

被動(dòng)觸發(fā)

下面是一個(gè)被動(dòng)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(dòng)觸發(fā)了panic。錯(cuò)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(shí)候使用RUST_BACKTRACE=1來進(jìn)行?；厮荩撕瘮?shù)調(diào)用的順序。例如：

 RUST_BACKTRACE=1 cargo run

執(zhí)行以后輸出的錯(cuò)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?yàn)樵蹅兊?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(gè)關(guān)注點(diǎn)，排在最頂部最后一個(gè)調(diào)用的函數(shù)是 rust_begin_unwind，該函數(shù)的目的就是進(jìn)行棧展開，呈現(xiàn)這些列表信息給我們。

要獲取到棧回溯信息，你還需要開啟 debug 標(biāo)志，該標(biāo)志在使用 cargo run 或者 cargo build 時(shí)自動(dòng)開啟（這兩個(gè)操作默認(rèn)是 Debug 運(yùn)行方式）。同時(shí)，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(shí)的兩種終止方式

當(dāng)出現(xiàn) panic! 時(shí)，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(rèn)的方式就是 棧展開，這意味著 Rust 會(huì)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(bào)錯(cuò)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(fù)責(zé)。

對于絕大多數(shù)用戶，使用默認(rèn)選擇是最好的，但是當(dāng)你關(guān)心最終編譯出的二進(jìn)制可執(zhí)行文件大小時(shí)，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(shí)現(xiàn)在 release 模式下遇到 panic 直接終止：

[profile.release]
panic = 'abort'

主動(dòng)調(diào)用panic

在某些特殊場景中，開發(fā)者想要主動(dòng)拋出一個(gè)異常。rust提供了panic!宏，它可以在你調(diào)用時(shí)，打印出一個(gè)錯(cuò)誤信息，展開報(bào)錯(cuò)點(diǎn)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(cuò)誤，才調(diào)用 panic! 處理，你總不想系統(tǒng)僅僅因?yàn)橛脩綦S便傳入一個(gè)非法參數(shù)就崩潰吧？所以，只有當(dāng)你不知道該如何處理時(shí)，再去調(diào)用 panic!

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

運(yùn)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(gè)字符（去除該行前面的空字符）

線程panic后程序是否會(huì)終止

如果是 main 線程，則程序會(huì)終止，如果是其它子線程，該線程會(huì)終止，但是不會(huì)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(huì)導(dǎo)致整個(gè)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(shí)存入的正確值的類型，存放方式是 Ok(T)，E 代表錯(cuò)誤時(shí)存入的錯(cuò)誤值，存放方式是 Err(E)。一個(gè)實(shí)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(jìn)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(cuò)誤信息 error 使用 panic 拋出來，進(jìn)而結(jié)束程序。

直接 panic 還是過于粗暴，因?yàn)閷?shí)際上 IO 的錯(cuò)誤有很多種，我們需要對部分錯(cuò)誤進(jìn)行特殊處理，而不是所有錯(cuò)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(jìn)行了詳細(xì)的匹配解析，最終結(jié)果：

如果是文件不存在錯(cuò)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(jìn)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(cuò)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(huì)導(dǎo)致panic；而expect會(huì)帶上自定義的錯(cuò)誤提示信息，相當(dāng)于重載了錯(cuò)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(shí)候expect會(huì)帶上自定義的錯(cuò)誤提示信息“Failed to open hello.txt”。

傳播錯(cuò)誤

rust提供了錯(cuò)誤傳遞的方式，以滿足不同的編程風(fēng)格來處理錯(cuò)誤。有的人喜歡原地處理，有的人則是需要將錯(cuò)誤傳遞到上層調(diào)用處進(jìn)行處理。rust提供了?來進(jìn)行錯(cuò)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(jìn)行了錯(cuò)誤傳遞，當(dāng)前目錄下不存在hello.txt是，?會(huì)把發(fā)生的錯(cuò)誤傳遞到上層，也是就是調(diào)用read_username_from_file處，錯(cuò)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(xì)的顯示了錯(cuò)誤信息，包含錯(cuò)誤碼code，錯(cuò)誤種類kind，錯(cuò)誤消息message。?其實(shí)是一個(gè)宏。當(dāng)使用 ? 運(yùn)算符時(shí)，如果表達(dá)式的結(jié)果是一個(gè)錯(cuò)誤值，那么整個(gè)函數(shù)將立即返回這個(gè)錯(cuò)誤值，否則會(huì)將表達(dá)式的結(jié)果進(jìn)行包裝并繼續(xù)執(zhí)行函數(shù)。?的強(qiáng)大之處在于自動(dòng)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(dāng)前目錄下沒有hello.txt時(shí)，open會(huì)失敗，此時(shí)發(fā)送的錯(cuò)誤是std::io::Error 類型，但是 open_file 函數(shù)返回的錯(cuò)誤類型是 std::error::Error 的特征對象。標(biāo)準(zhǔn)庫中定義的 From 特征，該特征有一個(gè)方法 from，用于把一個(gè)類型轉(zhuǎn)成另外一個(gè)類型，? 可以自動(dòng)調(diào)用該方法，然后進(jìn)行隱式類型轉(zhuǎn)換。因此只要函數(shù)返回的錯(cuò)誤 ReturnError 實(shí)現(xiàn)了 From<OtherError> 特征，那么 ? 就會(huì)自動(dòng)把 OtherError 轉(zhuǎn)換為 ReturnError。除此之外，?還可以實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)秸{(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(shí)牛逼，這樣就不用寫一大堆代碼來處理錯(cuò)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(jìn)行鏈?zhǔn)秸{(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?yàn)?? 要求 Result<T, E> 形式的返回值，而 main 函數(shù)的返回是 ()，怎么辦？實(shí)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(shí)我們又一次看到了Box<dyn Error> 特征對象，因?yàn)?std::error:Error 是 Rust 中抽象層次最高的錯(cuò)誤，其它標(biāo)準(zhǔn)庫中的錯(cuò)誤都實(shí)現(xiàn)了該特征，因此我們可以用該特征對象代表一切錯(cuò)誤，就算 main 函數(shù)中調(diào)用任何標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)發(fā)生錯(cuò)誤，都可以通過 Box<dyn Error>這個(gè)特征對象進(jìn)行返回.

到此這篇關(guān)于Rust處理錯(cuò)誤的實(shí)現(xiàn)方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Rust處理錯(cuò)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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