Rust anyhow 簡明示例教程

更新時間：2024年06月13日 10:02:45 作者：后端工程師孔乙己

anyhow 是 Rust 中的一個庫,旨在提供靈活的、具體的錯誤處理能力,建立在 std::error::Error 基礎上,主要用于那些需要簡單錯誤處理的應用程序和原型開發(fā)中,本文給大家分享Rust anyhow 簡明教程,一起看看吧

易用性: anyhow 提供了一個 Error 類型，這個類型可以包含任何實現(xiàn)了 std::error::Error 的錯誤。這意味著你可以使用 anyhow::Error 來包裝幾乎所有類型的錯誤，無需擔心具體的錯誤類型。
簡潔的錯誤鏈: anyhow 支持通過 ? 操作符來傳播錯誤，同時保留錯誤發(fā)生的上下文。這讓錯誤處理更加直觀，同時還能保留錯誤鏈，便于調試。
便于調試: anyhow 支持通過 {:#} 格式化指示符來打印錯誤及其所有相關的上下文和原因，這使得調試復雜的錯誤鏈變得更加簡單。
無需關心錯誤類型: 在很多情況下，特別是在應用程序的頂層，你可能不需要關心錯誤的具體類型，只需要知道出錯了并且能夠將錯誤信息傳遞給用戶或日志。anyhow 讓這一過程變得簡單，因為它可以包裝任何錯誤，而不需要顯式地指定錯誤類型。

使用 anyhow 的典型場景包括快速原型開發(fā)、應用程序頂層的錯誤處理，或者在庫中作為返回錯誤類型的一個簡便選擇，尤其是在庫的使用者不需要關心具體錯誤類型的時候。

anyhow::Error

anyhow::Error 是 anyhow 庫定義的一個錯誤類型。它是一個包裝器（wrapper）類型，可以包含任何實現(xiàn)了 std::error::Error trait 的錯誤類型。這意味著你可以將幾乎所有的錯誤轉換為 anyhow::Error 類型，從而在函數之間傳遞，而不需要在意具體的錯誤類型。這在快速原型開發(fā)或應用程序頂層錯誤處理中特別有用，因為它簡化了錯誤處理的邏輯。

它的定義如下：

#[cfg_attr(not(doc), repr(transparent))]
pub struct Error {
    inner: Own<ErrorImpl>,
}

其中核心是 ErrorImpl：

#[repr(C)]
pub(crate) struct ErrorImpl<E = ()> {
    vtable: &'static ErrorVTable,
    backtrace: Option<Backtrace>,
    // NOTE: Don't use directly. Use only through vtable. Erased type may have
    // different alignment.
    _object: E,
}

ErrorImpl 是一個內部結構體，用于實現(xiàn) anyhow::Error 類型的具體功能。它包含了三個主要字段：

vtable 是一個指向靜態(tài)虛擬表的指針，用于動態(tài)派發(fā)錯誤相關的方法。
backtrace 是一個可選的回溯（Backtrace）類型，用于存儲錯誤發(fā)生時的調用棧信息。
_object 字段用于存儲具體的錯誤對象，其類型在編譯時被擦除以提供類型安全的動態(tài)錯誤處理。

這種設計允許 anyhow 錯誤封裝并表示各種不同的錯誤類型，同時提供了方法動態(tài)派發(fā)和回溯功能，以便于錯誤調試。

anyhow::Error 可以包含任何實現(xiàn)了 std::error::Error trait 的錯誤類型，這里因為下面的 impl：

impl<E> StdError for ErrorImpl<E>
where
    E: StdError,
{
    fn source(&self) -> Option<&(dyn StdError + 'static)> {
        unsafe { ErrorImpl::error(self.erase()).source() }
    }
    #[cfg(error_generic_member_access)]
    fn provide<'a>(&'a self, request: &mut Request<'a>) {
        unsafe { ErrorImpl::provide(self.erase(), request) }
    }
}

anyhow::Result

anyhow::Result 是一個別名（type alias），它是 std::result::Result<T, anyhow::Error> 的簡寫。在使用 anyhow 庫進行錯誤處理時，你會頻繁地看到這個類型。它基本上是標準的 Result 類型，但錯誤類型被固定為 anyhow::Error。這使得你可以很容易地在函數之間傳遞錯誤，而不需要聲明具體的錯誤類型。

pub type Result<T, E = Error> = core::result::Result<T, E>;

使用 anyhow::Result 的好處在于它提供了一種統(tǒng)一的方式來處理錯誤。你可以使用 ? 操作符來傳播錯誤，同時保留錯誤的上下文信息和回溯。這極大地簡化了錯誤處理代碼，尤其是在多個可能產生不同錯誤類型的操作鏈中。

3 個核心使用技巧

使用 Result<T, anyhow::Error> 或者 anyhow::Result<T> 作為返回值，然后利用 ? 語法糖無腦傳播報錯。
使用 with_context(f) 來附加錯誤信息。
使用 downcast 反解具體的錯誤類型。

實戰(zhàn)案例

下面我們用一個案例來體會 anyhow 的使用方式：

我們的需求是：打開一個文件，解析文件中的數據并進行大寫化，然后輸出處理后的數據。

use anyhow::{Result, Context};
use std::{fs, io};
// 1. 讀取文件、解析數據和執(zhí)行數據操作都可能出現(xiàn)錯誤，
// 所以我們需要返回 Result 來兼容異常情況。
// 這里我們使用 anyhow::Result 來簡化和傳播錯誤。
fn read_and_process_file(file_path: &str) -> Result<()> {
    // 嘗試讀取文件
    let data = fs::read_to_string(file_path)
        // 2. 使用 with_context 來附加錯誤信息，然后利用 ? 語法糖傳播錯誤。
        .with_context(||format!("failed to read file `{}`", file_path))?;
    // 解析數據
    let processed_data = parse_data(&data)
        .with_context(||format!("failed to parse data from file `{}`", file_path))?;
    // 執(zhí)行數據操作
    perform_some_operation(processed_data)
        .with_context(|| "failed to perform operation based on file data")?;
    Ok(())
}
fn parse_data(data: &str) -> Result<String> {
    Ok(data.to_uppercase())
}
fn perform_some_operation(data: String) -> Result<()> {
    println!("processed data: {}", data);
    Ok(())
}
fn main() {
    let file_path = "./anyhow.txt";
  	// 執(zhí)行處理邏輯
    let res =  read_and_process_file(file_path);
  	// 處理結果
    match res {
        Ok(_) => println!("successfully!"),
        Err(e) => {
            // 3. 使用 downcast 來反解出實際的錯誤實例，本案例中可能出現(xiàn)的異常是 io::Error。
            if let Some(my_error) = e.downcast_ref::<io::Error>() {
                println!("has io error: {:#}", my_error);
            } else {
                println!("unknown error: {:?}", e);
            }
        }
    }
}

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