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Rust 錯誤處理的五種方式及學習特質如何支持繼承

作者：Rust開發筆記
開發 前端
在Rust中，大約有20種處理錯誤的模式，而我們這里只看到了其中的5種。練習多種錯誤模式將有助于更容易地識別這些模式。

在編寫代碼時，學習如何處理錯誤是非常重要的。錯誤通常是由于用戶對程序目的的誤解而產生的。錯誤不僅可以作為用戶的教學工具，還能提高代碼的效率。與我們用于控制流程的邏輯條件不同，錯誤是由于某種期望未被滿足或某個選項不可用而產生的。Rust提供了五種不同的方法來直接解決這些“期望”和“不可用”的問題。

錯誤最終服務于用戶和開發者

當用戶收到晦澀難懂的錯誤反饋時，他們會感到沮喪。而開發者則希望看到導致崩潰的一系列事件或函數調用。這導致我們將錯誤視為字符串和結構化類型。

觀察Python如何處理錯誤

在學習Rust的錯誤處理時，通過比較和對比Python的錯誤處理方式是非常有效的。這樣可以更容易地發現模式。

Python與Rust的比較與對比

無錯誤處理：主函數引發異常并失敗
result = 10 / 0
print(result)

輸出：

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: division by zero
Try Except：捕獲邊界情況
try:
    result = 10 / 0  # This will raise ZeroDivisionError
except ZeroDivisionError:
    print("Cannot divide by zero!")
except TypeError:
    print("Type error occurred!")
Try Except Finally：確保異常期間的正確清理
try:
    file = open("example.txt", "r")
except FileNotFoundError:
    print("File not found.")
finally:
    print("Closing file (if open).")
    if 'file' in locals() and not file.closed:
        file.close()
Raising Exception：崩潰代碼/由調用函數處理
age = -1
if age < 0:
    raise ValueError("Age cannot be negative!")
創建自定義錯誤：為開發者提供結構化錯誤
class ApplicationError(Exception):
    """Base class for all application errors."""
    pass

class DatabaseError(ApplicationError):
    """Exception raised for database-related errors."""
    pass

class APIError(ApplicationError):
    """Exception raised for API-related errors."""
    pass

# Usage
try:
    raise DatabaseError("Unable to connect to the database.")
except DatabaseError as e:
    print(f"Database error: {e}")
except ApplicationError:
    print("General application error.")

通過這些處理，程序可以繼續運行，直到用戶關閉應用程序。在此過程中，我們可以看到用戶請求是如何被服務的，以及支持設備和應用程序在做什么。

觀察Rust如何處理錯誤

現在輪到Rust了。錯誤處理中的術語如Panic、Unwrap、Expect，以及“?”，每一個都讓我們采取行動，編寫更好的代碼。在Rust中讓代碼Panic被認為是不好的做法。構建應用程序或庫時，定義良好的錯誤處理是關鍵。

無錯誤處理：Panic!

fn main() {
    let x = 50;
    let y = 0;
    let rs = x / y;
    println!("{}", rs)
}

輸出：

thread 'main' panicked at 'attempt to divide by zero', src/main.rs:11:14

Catch Unwind：捕獲邊界情況

fn main() {
    let x = 50;
    let y = 10;
    let cuw = std::panic::catch_unwind(|| x / y);
    match cuw {
        Ok(val) => println!("Got the {val}"),
        Err(e) => println!("Error: {:?}", e),
    }
}

Rust中的存在檢測：match、Results和Options

Rust是一種強類型和內存安全的語言，這導致了Enum的獨特子數據類型Options和Results。兩者都處理我們感興趣的事物的“存在”和“不存在”。match關鍵字用于檢查返回類型是否為Enum的任何變體。在Option的情況下，它是None或一個可以處理和使用的“已知Rust數據類型”。在Result的情況下，它是Error或我們追求的“值”。

在函數中引發錯誤：傳播錯誤

use std::error::Error;

fn div_by_zero(a: i32, b: i32) -> Result<i32, Box<dyn Error>> {
    if b == 0 {
        return Err("Divide by 0, leads to infinity....".into());
    }
    Ok(a / b)
}

fn main() {
    println!("Doing what catch unwind does, manually");
    let err_rs = div_by_zero(57, 0);
    let val_rs = div_by_zero(50, 5);
    match err_rs {
        Ok(val) => println!("Got {val}"),
        Err(e) => eprintln!("Got {:?}", e),
    }
    match val_rs {
        Ok(val) => println!("Got {val}"),
        Err(e) => eprintln!("Got {:?}", e),
    }
}

創建自定義錯誤：為開發者提供結構化錯誤輸出

use std::error::Error;
#[derive(Debug)]
struct ZeroDivideError {
    details: String,
}

impl ZeroDivideError {
    fn new(msg: &str) -> ZeroDivideError {
        ZeroDivideError {
            details: msg.to_string(),
        }
    }
}

use std::fmt::Display;
impl Error for ZeroDivideError {}
impl Display for ZeroDivideError {
    fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
        write!(f, "Zero divide: {}", self.details)
    }
}

fn div_by_zero_error(a: i32, b: i32) -> Result<i32, ZeroDivideError> {
    if b == 0 {
        return Err(ZeroDivideError::new("Structured output"));
    }
    Ok(a / b)
}

fn main() {
    println!("Creating Custom Errors");
    let err_rs = div_by_zero_error(57, 0);
    let val_rs = div_by_zero_error(50, 5);
    match err_rs {
        Ok(val) => println!("Got {val}"),
        Err(e) => eprintln!("Got {:?}", e),
    }
    match val_rs {
        Ok(val) => println!("Got {val}"),
        Err(e) => eprintln!("Got {:?}", e),
    }
}

輸出：

Creating Custom Errors
Got ZeroDivideError { details: "Structured output" }
Got 10

錯誤類型依賴于實現的Traits

結構體ZeroDivideError是Rust中的一個標準結構體。在Rust中，結構體相當于Python中的類。通過impl Error for ZeroDivideError，我們將ZeroDivideError變成了一個“錯誤類型結構體”。我們還需要為ZeroDivideError實現std::fmt::Display，以便將錯誤顯示給用戶或開發者。

動態處理不同錯誤：使用Box

Box<dyn Error>在函數可能返回不同類型的錯誤時非常有用，可以統一處理這些錯誤。動態分派（dyn）通過允許運行時多態性實現這一點。

use std::error::Error;
#[derive(Debug)]
struct ZeroDivideError {
    details: String,
}

impl ZeroDivideError {
    fn new(msg: &str) -> ZeroDivideError {
        ZeroDivideError {
            details: msg.to_string(),
        }
    }
}

use std::fmt::Display;
impl Error for ZeroDivideError {}
impl Display for ZeroDivideError {
    fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
        write!(f, "Zero divide: {}", self.details)
    }
}

// Combining different error types using `Box<dyn Error>`
pub fn parse_and_double(input: &str) -> Result<i32, Box<dyn Error>> {
    let number = input.parse::<i32>()?;
    Ok(number * 2)
}

pub fn parse_and_dbl(input: &str) -> Result<i32, ZeroDivideError> {
    let number = input.parse::<i32>();
    match number {
        Err(_) => {
            return Err(ZeroDivideError::new(
                "Negative number due to number parsing",
            ))
        }
        Ok(number) => return Ok(number * 2),
    }
}

fn main() {
    println!("Creating Custom Errors");
    let parseme = parse_and_double("56,");
    let prsme = parse_and_dbl("56,");
    match parseme {
        Ok(val) => println!("Got {val}"),
        Err(e) => eprintln!("Got {:?}", e.to_string()),
    }
    match prsme {
        Ok(val) => println!("Got {val}"),
        Err(e) => eprintln!("Got {:?}", e.to_string()),
    }
}

輸出：

Creating Custom Errors
Got "invalid digit found in string"
Got "Zero divide: Negative number due to number parsing"

這并不是Rust中錯誤處理的全部。在Rust中，大約有20種處理錯誤的模式，而我們這里只看到了其中的5種。練習多種錯誤模式將有助于更容易地識別這些模式。

責任編輯：武曉燕 來源： Rust開發筆記
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