一文带你了解Rust是如何处理错误的

在Rust中，错误是一等公民。这意味着Rust程序员需要显式地处理错误，不能将错误掩盖或忽略掉。这篇文章将介绍Rust中的错误处理方式。

错误类型

在Rust中，错误类型通常是实现了标准库中的std::error::Errortrait的结构体。这个trait有两个方法：description 和 cause，分别用于返回错误的字符串描述和错误的来源（如果有的话）。

例如，在标准库中，io::Error是一个非常常见的错误类型。它实现了Error trait，其中description方法返回错误的字符串描述，cause方法返回导致错误的底层IO错误。

Result类型

Rust中的错误通常表现为返回值。在Rust中，返回值通常使用Result类型，其中Ok表示成功返回值，Err表示错误。

Result类型的语法为：Result<T, E>，其中T是正确的返回类型，E是错误类型。

例如，以下函数使用Result类型返回一个32位整数除法的结果：

fn divid(a: i32, b: i32) -> Result<i32, String> {
    if b == 0 {
        return Err("Cannot divide by zero".to_string());
    }
    Ok(a / b)
}

这个函数返回一个Result，成功时返回一个i32，失败时返回一个字符串形式的错误信息。

错误处理

Rust中的错误处理可以使用match表达式或?操作符。

match表达式

使用match表达式处理Result类型的返回值。下面是一个简单的例子：

fn main() {
    let result = divid(6, 3);
    match result {
        Ok(x) => println!("Result is {}", x),
        Err(e) => println!("Error: {}", e),
    };
}

这个程序调用了divid函数，并检查返回值。如果成功，Ok的值将被打印，否则将打印错误字符串。

?操作符

?操作符可以用于在函数中快速传递错误。下面是一个使用?操作符的更完整的例子：

use std::io::{self, Read};

fn read_file_contents(filename: &str) -> io::Result<String> {
    let mut file = std::fs::File::open(filename)?;
    let mut contents = String::new();
    file.read_to_string(&mut contents)?;
    Ok(contents)
}

这个函数将文件名作为参数传递，并试图将文件的内容读入一个字符串中。?操作符允许快速传递发生的错误，并将其转换为函数返回的错误类型。例如，在this example中，fs::File::open可能会失败并返回一个IO错误对象，使用?操作符，这个错误将立即传递给函数返回类型为io::Result的调用者。

示例

以下是两个使用Rust处理错误的示例：

示例1：文件读取错误

使用std::fs::File::open打开不存在的文件将导致一个错误：

use std::error::Error;
use std::fs::File;
use std::io::prelude::*;

fn main() -> Result<(), Box<dyn Error>> {
    let mut file = File::open("file.txt")?;
    let mut contents = String::new();
    file.read_to_string(&mut contents)?;
    println!("{}", contents);
    Ok(())
}

当程序运行时，将会抛出一个错误：

thread 'main' panicked at 'called `Result::unwrap()` on an `Err` value: Os { code: 2, kind: NotFound, message: "The system cannot find the file specified." }', src\main.rs:6:26

示例2：除法错误

使用自定义错误类型的divider函数来除以0将导致一个错误：

#[derive(Debug)]
struct DividerError;

impl std::error::Error for DividerError {}

impl std::fmt::Display for DividerError {
    fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
        write!(f, "Division by zero")
    }
}

fn divider(a: i32, b: i32) -> Result<i32, DividerError> {
    if b == 0 {
        return Err(DividerError);
    } else {
        return Ok(a / b);
    }
}

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    let result = divider(9, 0)?;
    println!("{}", result);
    Ok(())
}

当程序运行时，将会抛出一个错误：

called `Result::unwrap()` on an `Err` value: Division by zero

结论

Rust的错误处理方式可能需要一些额外的代码工作，但是这使得程序员在编写代码时更加谨慎。程序员需要考虑所有可能出现的错误，并显式地处理它们，从而最终编写更加稳定、可靠的程序。