Rust之错误处理

在Rust中，将错误分为两种，可恢复错误和不可恢复错误。所谓可恢复错误就是指类似于文件未找到这类错误，一般需要将它们报告给用户并再次尝试进行操作，而不可恢复错误往往就是Bug，需要停止程序的运行。

1、不可恢复错误与panic!：

当代码中出现没有预料到的错误时，Rust提供了一个特殊的宏panoc!，程序会在panic!宏执行时打印一段错误提示信息，展开并清理当前的调用栈，然后退出程序的执行。
当panic发生时，程序会默认开始栈展开。这意味着Rust会沿着调用栈的反向顺序遍历所有调用函数，并依次清理这些函数中的数据。但是为了支持这种遍历和清理操作，我们需要在二进制中存储许多额外信息。

2、可恢复错误与Result：

在程序的调试中，有些错误没有严重到需要停止整个程序的运行，例如尝试打开一个文件，而文件不存在的情况。这种情况可以使用Result类型来处理。在Result枚举中，定义了两个变体——OK和Err。示例：

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

这里的T和E都是泛型，T代表了OK变体中包含的值的类型，该变体中的值会在执行成功时返回；E代表了Err变体中包含的错误类型，该变体会在执行失败时返回。

(1)、匹配不同的错误：

由于在编程时，会遇到不同的错误，那么就可以根据错误的种类来执行不同的操作。示例：

use std::fs::File;
use std::io::ErrorKind;
fn main() {let f = File::open("hello.txt");let f = match f {Ok(file) => file,Err(error) => match error.kind() {ErrorKind::NotFound => match File::create("hello.txt") {Ok(fc) => fc,Err(e) => panic!("Tried to create file but there was a problem:{:?}", e),},other_error => panic!("There was a problem opening the file: {:?}",other_error),},};
}

File::open返回的Err变体中的错误值类型，是定义在某个标准库中的结构体类型：io::Error。这个结构体拥有一个被称作kind的方法，可以通过调用它来获得 io::ErrorKind 值。这个io::ErrorKind枚举是由标准库提供的，它的变体被用于描述io操作所可能导致的不同错误。这里使用的变体是ErrorKind::NotFound，它用于说明我们尝试打开的文件不存在。所以，我们不但对变量f使用了match表达式，还在内部对error.kind()使用了match表达式。

(2)、失败时触发panic的快捷方式：unwrap和expect：

虽然使用match运行得很不错，但使用它所编写出来的代码可能会显得有些冗长，且无法较好地表明其意图。类型Result<T, E>本身也定义了许多辅助方法来应对各式各样的任务。当Result的返回值是Ok变体时，unwrap就会返回Ok内部的值。而当Result的返回值是Err变体时，unwrap则会替我们调用panic! 宏。示例：

use std::fs::File;
fn main() {let f = File::open("hello.txt").unwrap();
}

还有另外一个被称作expect的方法，它允许我们在unwrap的基础上指定panic! 所附带的错误提示信息。使用expect并附带上一段清晰的错误提示信息可以阐明你的意图，并使你更容易追踪到panic的起源。示例：

use std::fs::File;
fn main() {let f = File::open("hello.txt").expect("Failed to open hello.txt");
}

使用expect所实现的功能与unwrap完全一样：要么返回指定文件句柄，要么触发panic! 宏调用。唯一的区别在于，expect触发panic! 时会将传入的参数字符串作为错误提示信息输出，而unwrap触发的panic! 则只会携带一段简短的默认信息。

(3)、传播错误：

编写的函数中包含了一些可能会执行失败的调用时，除了可以在函数中处理这个错误，还可以将这个错误返回给调用者，让他们决定应该如何做进一步处理。这个过程也被称作传播错误，在调用代码时它给了用户更多的控制能力。与编写代码时的上下文环境相比，调用者可能会拥有更多的信息和逻辑来决定应该如何处理错误。
传播错误的模式在Rust编程中非常常见，所以Rust专门提供了一个问号运算符（?）来简化它的语法。示例：

use std::io;
use std::io::Read;
use std::fs::File;
fn read_username_from_file() -> Result<String, io::Error> {let mut f = File::open("hello.txt")?;let mut s = String::new();f.read_to_string(&mut s)?;Ok(s)
}

通过将？放置于Result值之后，我们实现了与使用match表达式来处理Result时一样的功能。假如这个Result的值是Ok，那么包含在Ok中的值就会作为这个表达式的结果返回并继续执行程序。假如值是Err，那么这个值就会作为整个程序的结果返回，如同使用了return一样将错误传播给调用者。
match表达式与？运算符的一个区别：被？运算符所接收的错误值会隐式地被from函数处理，这个函数定义于标准库的From trait中，用于在错误类型之间进行转换。当？运算符调用from函数时，它就开始尝试将传入的错误类型转换为当前函数的返回错误类型。当一个函数拥有不同的失败原因，却使用了统一的错误返回类型来同时进行表达时，这个功能会十分有用。只要每个错误类型都实现了转换为返回错误类型的from函数，?运算符就会自动处理所有的转换过程。
注：?运算符只能被用于返回Result的函数。

3、要不要使用panic!：

什么时候应该使用panic!，而什么时候又应该返回Result呢？代码一旦发生panic，就再也没有恢复的可能了。只要你认为自己可以代替调用者决定某种情形是不可恢复的，那么就可以使用panic!，而不用考虑错误是否存在可以恢复的机会。当你选择返回一个Result值时，你就将这种选择权交给了调用者。调用者可以根据自己的实际情况来决定是否要尝试进行恢复，或者干脆认为Err是不可恢复的，并使用panic! 来将可恢复错误转变为不可恢复错误。因此，我们会在定义一个可能失败的函数时优先考虑使用Result方案。