Rayn Miller
  • 2021年 05月03日
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第9章 构建健壮的程序

 

本文简介

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9.1 通用概念

设计程序要考虑正常流程与非正常情况，我们对非正常情况分成三类：

  • 失败
    • 程序正常运行应具有的前提条件不对
  • 错误
    • 程序运行中遇到了预估到的问题
  • 异常
    • 程序运行中出现的各种没想到的问题

9.2 消除失败

Rust 用两种方法来消除失败：

  • 类型系统
  • 断言 Rust可以在编译期就对函数参数进行类型检查，消除类型不匹配的失败；对于那些在运行期才会出现的失败，我们使用断言应对。比如 
    pub fn insert(&mut self, index: usize, element: T) {
let len = self.len();
assert!(index <= len);
...
}
  • assert就是一种快速失败策略，尽早暴露问题。所以assert还可以输出自定义失败信息：assert!(x, "x不为真");
  • assert会占用CPU时间，所以可以使用debug_assert只在调试模式下起作用

程序运行的条件包括：

  • 前置条件
  • 后置条件
  • 前后不变

9.3 分层处理错误

Rust处理错误采用了分层处理的方式，应对工具是：

  • Option<T>：有无型错误
  • Result<T, E>：通用错误
  • panic!()
  • abort

9.3.1 有无型错误 Option

Option<T>包含Some(T)和None两个变体。比如通过Option<T>方式找到最短名字的程序

fn main() {
  assert_eq!(show_shortest(vec!["Uku", "AiQi"]), "Uku");
  assert_eq!(show_shortest(Vec::new()), "Not Found");
}

这里show_shortest函数内部通过match来处理get_shotest函数返回的Option<&str>结果，我们可以认为show_shortest处理了有无型错误

fn show_shortest(names: Vec<&str>) -> &str {
  match get_shortest(names) {
    Some(shortest) => shortest,
    None => "Not Found",
  }
}

unwrap系方法

通过match操作Option<T>来得到内部的T在编程中太频率，所以Rust给出了一个语法糖，让处理过程更优雅，这就是：

  • unwrap()：必须解包，不能就panic
  • expect("Not Found")：必须解包，不能就panic，但带自定义的信息
  • unwrap_or("Not Found")：解包或返回自定义结果
  • unwrap_or_else(|| "Not Found")：解包或执行闭包

map方法

通过match操作Option<T>来得到一个Option<U>的情况，在编译中也很频率，为此Rust给出了一个map的语法糖，这就是：

  • map(f)：映射到函数里Option<T>.map(f) -> Option<f(T)>`
    • x.map(|v| v.len())
  • map_or(v, f)：为None指定默认值v
    • x.map_or(52, |v| v.len())
  • map_or_else(g, f)：为None指定默认函数g
    • x.map_or_else(|| 2*k, |v| v.len())

map(f)相当于：

match self {
  Some(x) => Some(f(x)),
  None => None,
}

比如：get_shortest(names).map(|name| name.len())

and_then方法

map(f).map(g).map(h)的一个隐含前提是f(x) -> T而不是f(x) -> Some(T)，否则链式调用会变成Some(Some(Some(r)))。为了处理f(x)->Option<T>的情况，因为像log()这类的函数，其结果是可能为None的，所以它返回值是Option<T>类型，Rust给出了and_then()方法，它相当于：

match self {
  Some(x) => f(x),
  None => None,
}

也就是对于函数结果是Option的函数，使用and_then。比如inverse()和double()都返回T，而log返回Option，则：

Option::from(number).map(inverse)
    .map(double).and_then(log)
    .map(square).and_then(sqrt)

9.3.2 通用的错误 Result<T, E>

Rust中Result<T, E>的定义：

pub enum Result<T, E> {
  Ok(T), Err(E)
}

Rust用对于Result类型的值，如果是Ok(value)正常的话不处理，有Err(ParseIntErr{kind: InvalidDigit})错误则引发panic，并且把Err(E)中的E输出

Rust对于Result类型，也有unwrap系方法，以及map和and_then的组合算子来处理。这里与Option<T>不同的是，Result多了一个Err(e)，这个Err类型可以由我们自己在函数声明中指定，比如：

fn square(numstr: &str) -> Result<i32, ParseIntError> {
  numstr.parse::<i32>().map(|n| n.pow(2));
}

技巧，用type简化：

type ParseResult<T> = Result<T, ParseIntError>
fn square(numstr: &str) -> ParseResult<i32>;
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