Rust使用kind进行异常处理(错误的分类与传递)

前言

Rust 有一套独特的处理异常情况的机制，它并不像其它语言中的 try 机制那样简单。
在Rust 中的错误分为两大类：可恢复错误和不可恢复错误。大多数编程语言用 Exception （异常）类来表示错误。在 Rust 中没有 Exception。对于可恢复错误用 Result<T, E> 类来处理，对于不可恢复错误使用 panic! 宏来处理。

1、不可恢复错误

• 由编程中无法解决的逻辑错误导致的，例如访问数组末尾以外的位置。

1.1、panic! 宏的使用

宏的使用较为简单，让我们来看一个具体例子：

fn main() {
    panic!("Error occured");
    println!("Hello, rust");
}

运行结果：

很显然，程序并不能如约运行到 println!("Hello, rust") ，而是在 panic! 宏被调用时停止了运行，不可恢复的错误一定会导致程序受到致命的打击而终止运行。

1.2、通过 Powershell命令行分析错误原因

我们来分析一下终端命令行中的报错信息：

thread 'main' panicked at 'Error occured', src\main.rs:2:5
note: Some details are omitted, run with `RUST_BACKTRACE=full` for a verbose backtrace.

• 第一行输出了 panic! 宏调用的位置以及其输出的错误信息
• 第二行是一句提示，翻译成中文就是"通过 RUST_BACKTRACE=full 环境变量运行以显示回溯"。

接下来看一下回溯（backtrace）信息：

stack backtrace:
   0: std::panicking::begin_panic_handler
             at /rustc/e092d0b6b43f2de967af0887873151bb1c0b18d3/library\std\src\panicking.rs:584
   1: core::panicking::panic_fmt
             at /rustc/e092d0b6b43f2de967af0887873151bb1c0b18d3/library\core\src\panicking.rs:142
   2: error_deal::main
             at .\src\main.rs:2
   3: core::ops::function::FnOnce::call_once<void (*)(),tuple$<> >
             at /rustc/e092d0b6b43f2de967af0887873151bb1c0b18d3\library\core\src\ops\function.rs:248

回溯是不可恢复错误的另一种处理方式，它会展开运行的栈并输出所有的信息，然后程序依然会退出。通过大量的输出信息，我们可以找到我们编写的 panic! 宏触发的错误。

2、可恢复的错误

• 如果访问一个文件失败，有可能是因为它正在被占用，是正常的，我们可以通过等待来解决。

2.1、Rustlt<T,E>枚举类的使用

此概念十分类似于 Java 编程语言中的异常，而在 C 语言中我们就常常将函数返回值设置成整数来表达函数遇到的错误，在 Rust 中通过 Result<T, E> 枚举类作返回值来进行异常表达：

enum Result<T, E> {
    Ok(T),
    Err(E),
}//T的类型不定，相当于C++中模板的写法

我们知道enum常常与match配合使用，当匹配到OK时就会执行相应代码。

在 Rust 标准库中可能产生异常的函数的返回值都是 Result 类型。

例如：当我们尝试打开一个文件时：

use std::fs::File;

fn main() {
    let fp = File::open("hello_rust.txt");
    match fp {
        Ok(file) => {
            println!("File opened successfully.");
        },
        Err(err) => {
            println!("Failed to open the file.");
        }
    }
}//OK里的参数file是File类型，相当于填充了枚举里的T类型

如果 hello_rust.txt 文件不存在，会打印 Failed to open the file.

当然，我们在枚举类章节讲到的 if let 模式匹配语法可以简化 match 语法块：

use std::fs::File;

fn main() {
    let fp = File::open("hello_rust.txt");
    if let Ok(file) = fp {
        println!("File opened successfully.");
    } else {
        println!("Failed to open the file.");
    }
}

2.2、Result 类的unwrap() 和 expect(message: &str) 方法

将一个可恢复错误按不可恢复错误处理

举个例子：

use std::fs::File;

fn main() {
    let fp1 = File::open("hello_rust.txt").unwrap();
    let fp2 = File::open("hello_rust.txt").expect("Failed to open.");
}

• 这段程序相当于在 Result 为 Err 时调用 panic!宏
• 两者的区别在于 expect 能够向 panic! 宏发送一段指定的错误信息
• panic!宏是不可恢复错误，这样就完成了转变

3、可恢复的错误的传递

之前所讲的是接收到错误的处理方式，接下来讲讲怎么把错误信息传递出去

我们先来编写一个函数：

fn f(i: i32) -> Result<i32, bool> {
    if i >= 0 {
         Ok(i) 
        }
    else { 
        Err(false) 
    }
}
fn main() {
    let r = f(10000);
    if let Ok(v) = r {
        println!("Ok: f(-1) = {}", v);
    } else {
        println!("Err");
    }
}//运行结果：Ok: f(-1) = 10000

这里r的结果是f函数返回的ok(10000)，经过if let模式匹配后v的值为10000

这段程序中函数 f 是错误的根源，现在我们再写一个传递错误的函数 g ：

fn g(i: i32) -> Result<i32, bool> {
    let t = f(i);
    return match t {
        Ok(i) => Ok(i),
        Err(b) => Err(b)
    };
}

函数 g 传递了函数 f 可能出现的错误，这样写有些冗长，Rust 中可以在 Result 对象后添加 ? 操作符将同类的 Err 直接传递出去：

fn f(i: i32) -> Result<i32, bool> {
    if i >= 0 { Ok(i) }
    else { Err(false) }
}

fn g(i: i32) -> Result<i32, bool> {
    let t = f(i)?;
    Ok(t) // 因为确定 t 不是 Err, t 在这里已经推导出是 i32 类型
}

fn main() {
    let r = g(10000);
    if let Ok(v) = r {
        println!("Ok: g(10000) = {}", v);
    } else {
        println!("Err");
    }
}//运行结果：Ok: g(10000) = 10000

? 符的实际作用是将 Result 类非异常的值直接取出，如果有异常就将异常 Result 返回出去。所以? 符仅用于返回值类型为 Result<T, E> 的函数，且其中 E 类型必须和 ? 所处理的 Result 的 E 类型一致。

4、结合kind方法处理异常

虽然前面提到Rust 异常不像其他语言这么简单，但这并不意味着 Rust 实现不了：我们完全可以把 try 块在独立的函数中实现，将所有的异常都传递出去解决。

实际上这才是一个分化良好的程序应当遵循的编程方法：应该注重独立功能的完整性。

但是这样需要判断 Result 的 Err 类型，获取 Err 类型的函数是 kind()

做一个打开文件的实例：

use std::io;
use std::io::Read;
use std::fs::File;

fn read_text_from_file(path: &str) -> Result<String, io::Error> {
    let mut f = File::open(path)?;
    let mut s = String::new();
    f.read_to_string(&mut s)?;
    Ok(s)
}

fn main() {
    let str_file = read_text_from_file("hello_rust.txt");
    match str_file {
        Ok(s) => println!("{}", s),
        Err(e) => {
            match e.kind() {
                io::ErrorKind::NotFound => {
                    println!("No such file");
                },
                _ => {
                    println!("Cannot read the file");
                }
            }
        }
    }
}//这里我没有创建hello_rust.txt文件，因此运行结果为：No such file

代码解释：

• 使用read_text_from_file()函数将文件打开的结果传给了str_file变量
• 这里并不存在hello_rust.txt，因此File::open(path)?不会打开文件，异常会存到f中
• f.read_to_string(&mut s)?并不能读出文件内容，ok(s)无内容
• 通过分析，分支会执行Err(e)的代码块，使用e.kind()得到了错误类型并再次进行match分支
• 如果是NotFound错误就会打印No such file
• 其他情错误均提示Cannot read the file

到此这篇关于Rust指南错误的分类与传递|使用kind进行异常处理的文章就介绍到这了,更多相关Rust错误处理内容请搜索程序员之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持程序员之家！

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