Rust错误处理与泛型编程基础

# Rust 错误处理与泛型编程基础 ## 1. Rust 错误处理机制 ### 1.1 可恢复错误与 Result 枚举 Rust 将错误分为可恢复错误和不可恢复错误，这与其他语言通常不区分这两种错误类型不同。对于可恢复错误，我们无需终止程序，而是可以尝试处理并从中恢复，即使程序没有任何错误，这些错误也可能发生。Rust 使用 `Result` 枚举来处理可恢复错误。 `Result<T, E>` 枚举包含两个变体：`Ok` 和 `Err`。在操作成功时，`Ok` 变体中会返回类型为 `T` 的值；在操作失败时，`Err` 变体中会返回类型为 `E` 的错误。 #### 常见的 Result 方法 - **is_ok()**：如果结果是 `Ok`，则返回 `true`，否则返回 `false`。 - **is_err()**：如果结果是 `Err`，则返回 `true`，否则返回 `false`。 ```rust let a: Result<i32, ParseIntError> = "10".parse(); let b = a.is_ok(); let c = a.is_err(); println!("b = {}, c = {}", b, c); ``` - **unwrap()**：如果结果是 `Ok`，则返回成功值；如果结果是 `Err`，则会触发 `panic`。 ```rust let a: i32 = "10".parse().unwrap(); println!("a = {}", a); ``` - **expect(msg)**：与 `unwrap()` 方法类似，但在触发 `panic` 时可以添加自定义错误消息。 ```rust let a: i32 = "10a".parse().expect("Oops invalid string."); ``` ### 1.2 不可恢复错误与 panic! 宏 不可恢复错误表示代码中存在难以处理的细微错误，如数组元素越界访问、除零错误、断言失败等。在这些情况下，Rust 使用 `panic!` 宏。当调用 `panic!` 宏时，程序会打印失败消息，展开并清理栈，然后退出。 ```rust fn main() { let x = -10; if x < 0 { panic!("x is less than 0"); } println!("x = {}", x); } ``` #### 使用回溯信息调试 如果 `panic` 发生在我们代码之外，我们可以通过设置 `RUST_BACKTRACE=1` 来运行程序，以获取所有被调用函数的回溯信息。回溯信息的顶部显示 `panic` 发生的函数，随后按顺序显示不同的函数调用。 ```rust fn main() { let x = vec!['a', 'b', 'c']; println!("Tenth character = {}", x[9]); } ``` 运行命令：`$ RUST_BACKTRACE=1 cargo run` #### 更改默认的 panic 行为 如果想将默认的展开行为更改为在 `panic` 时直接终止程序，可以在 `Cargo.toml` 文件的相应 `[profile]` 部分添加 `panic = 'abort'`。例如，在发布模式下让程序在 `panic` 时终止： ```toml [profile.release] panic = 'abort' ``` ### 1.3 错误处理总结 | 错误类型 | 处理机制 | 示例代码 | | ---- | ---- | ---- | | 可恢复错误 | Result 枚举 | `let a: Result<i32, ParseIntError> = "10".parse();` | | 不可恢复错误 | panic! 宏 | `panic!("x is less than 0");` | ### 1.4 错误处理流程图 ```mermaid graph TD; A[程序运行] --> B{是否发生错误}; B -- 可恢复错误 --> C[使用 Result 枚举处理]; B -- 不可恢复错误 --> D[触发 panic! 宏]; C --> E{处理结果}; E -- 成功 --> F[继续执行程序]; E -- 失败 --> G[记录错误信息]; D --> H[打印失败消息]; H --> I[展开并清理栈]; I --> J[程序退出]; ``` ## 2. Rust 泛型编程 ### 2.1 泛型数据类型的重要性 泛型是一种通过数据类型和特征的参数化来为不同上下文编写代码的方式。它不仅有助于减少代码重复，还能使代码保持简洁。泛型允许我们编写独立于数据类型的代码逻辑。 例如，我们有两个函数 `sum_int` 和 `sum_float`，它们的逻辑相同，但处理的数据类型不同： ```rust fn sum_int(x: i32, y: i32) -> i32 { x + y } fn sum_float(x: f64, y: f64) -> f64 { x + y } ``` 使用泛型可以避免这种代码重复，让我们只编写一次逻辑，就可以处理多种数据类型。 ### 2.2 泛型在不同类型中的应用 #### 结构体使用泛型类型 我们可以使用泛型类型来定义结构体，以避免为不同数据类型重复定义相同的结构体模板。例如，定义一个表示圆的结构体： ```rust #[derive(Debug)] struct Circle<T> { cx: T, cy: T, r: T } fn main() { let c1 = Circle { cx: ```