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====== 第十章 错误处理 ======

===== 10.1 Rust的错误处理哲学 =====

Rust将错误分为两类：

  * **可恢复错误**：用户可以处理的问题，如文件未找到
  * **不可恢复错误**：bug，如数组越界访问

**对应机制：**
  * 可恢复错误 -> Result<T, E>
  * 不可恢复错误 -> panic!

===== 10.2 不可恢复错误与panic! =====

==== 什么是panic ====

当代码panic时，程序会：
  1. 打印错误信息
  2. 展开（unwind）调用栈，清理数据
  3. 退出程序

==== 触发panic ====

**显式调用：**

<code rust>
panic!("crash and burn");
</code>

**隐式触发（bug）：**

<code rust>
let v = vec![1, 2, 3];
v[99];  // panic！索引越界
</code>

==== panic时的行为 ====

默认情况下，panic会展开调用栈：

  1. Rust沿着调用栈回溯
  2. 清理每个函数中的数据
  3. 打印错误信息并退出

**设置panic为中止（abort）：**

在Cargo.toml中：
<code toml>
[profile.release]
panic = 'abort'
</code>

这样panic时不会清理，直接退出，可减小二进制文件大小。

==== 使用panic!宏 ====

<code rust>
fn main() {
    let guess: i32 = "not a number".parse().expect("需要一个数字！");
    // 或者
    // let guess: i32 = "not a number".parse().unwrap();
}
</code>

==== 环境变量控制backtrace ====

设置环境变量查看完整的调用栈：

<code bash>
RUST_BACKTRACE=1 cargo run
</code>

使用full获取更详细的信息：

<code bash>
RUST_BACKTRACE=full cargo run
</code>

===== 10.3 可恢复错误与Result =====

==== Result枚举 ====

<code rust>
enum Result<T, E> {
    Ok(T),
    Err(E),
}
</code>

**使用Result：**

<code rust>
use std::fs::File;

let f = File::open("hello.txt");

let f = match f {
    Ok(file) => file,
    Err(error) => {
        println!("打开文件失败：{:?}", error);
        panic!("程序退出");
    }
};
</code>

==== 匹配不同错误 ====

<code rust>
use std::fs::File;
use std::io::ErrorKind;

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!("创建文件失败：{:?}", e),
        },
        other_error => {
            panic!("打开文件失败：{:?}", other_error)
        }
    },
};
</code>

===== 10.4 快捷方法 =====

==== unwrap ====

Ok时返回值，Err时panic：

<code rust>
let f = File::open("hello.txt").unwrap();
</code>

==== expect ====

unwrap的增强版，可自定义panic信息：

<code rust>
let f = File::open("hello.txt")
    .expect("hello.txt应该存在");
</code>

**建议**：在真实项目中优先使用expect，提供有用的错误信息。

==== unwrap_or和unwrap_or_else ====

提供默认值：

<code rust>
let s = "123";
let n = s.parse::<i32>().unwrap_or(0);  // 解析失败返回0

// 或使用闭包
let n = s.parse::<i32>().unwrap_or_else(|_| {
    println!("解析失败，使用默认值");
    0
});
</code>

===== 10.5 传播错误 =====

==== 手动传播 ====

<code rust>
use std::fs::File;
use std::io::{self, Read};

fn read_username_from_file() -> Result<String, io::Error> {
    let f = File::open("hello.txt");
    
    let mut f = match f {
        Ok(file) => file,
        Err(e) => return Err(e),
    };
    
    let mut s = String::new();
    
    match f.read_to_string(&mut s) {
        Ok(_) => Ok(s),
        Err(e) => Err(e),
    }
}
</code>

==== ?运算符 ====

?是传播错误的简写：

<code rust>
use std::fs::File;
use std::io::{self, Read};

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)
}
</code>

?的行为：
  * Ok时解开值
  * Err时提前返回Err

==== ?与match等价 ====

<code rust>
let mut f = match File::open("hello.txt") {
    Ok(file) => file,
    Err(e) => return Err(e),
};

// 等价于
let mut f = File::open("hello.txt")?;
</code>

==== 链式调用? ====

<code rust>
use std::fs;
use std::io;

fn read_username_from_file() -> Result<String, io::Error> {
    fs::read_to_string("hello.txt")
}
</code>

更进一步简化：

<code rust>
use std::io;

fn read_username_from_file() -> Result<String, io::Error> {
    std::fs::read_to_string("hello.txt")
}
</code>

===== 10.6 ?与Option =====

?也可用于Option：

<code rust>
fn last_char_of_first_line(text: &str) -> Option<char> {
    text.lines().next()?.chars().last()
}

fn main() {
    assert_eq!(
        last_char_of_first_line("Hello, world\nHow are you"),
        Some('d')
    );
    
    assert_eq!(last_char_of_first_line(""), None);
    assert_eq!(last_char_of_first_line("\nhi"), None);
}
</code>

**混合使用Result和Option：**

<code rust>
use std::error::Error;

fn parse_and_double(s: Option<&str>) -> Result<i32, Box<dyn Error>> {
    let s = s.ok_or("没有输入")?;
    let n: i32 = s.parse()?;
    Ok(n * 2)
}
</code>

===== 10.7 错误处理最佳实践 =====

==== 何时使用panic ====

**应该panic的情况：**
  * 示例代码、原型代码、测试
  * 你确定不可能发生的情况（如unreachable!()）
  * 损坏的状态无法恢复

<code rust>
// 示例：unwrap在测试中可以接受
#[test]
fn test_something() {
    let result = some_operation().unwrap();
    assert_eq!(result, expected);
}

// 示例：不可能发生的情况
match some_enum {
    A => ...,
    B => ...,
    _ => unreachable!("枚举只有A和B两个变体"),
}
</code>

**不应该panic的情况：**
  * 无效的用户输入
  * 外部资源不可用
  * 网络连接失败

==== 错误信息 ====

提供有用的错误信息：

<code rust>
// 好的做法
let config = Config::build(&args)
    .expect("解析参数失败");

// 更好的做法：传播错误让用户处理
let config = Config::build(&args)?;
</code>

===== 练习题 =====

==== 练习题10.1：安全除法 ====

<code rust>
fn divide(a: f64, b: f64) -> Result<f64, String> {
    if b == 0.0 {
        Err(String::from("除数不能为零"))
    } else {
        Ok(a / b)
    }
}

fn main() {
    match divide(10.0, 2.0) {
        Ok(result) => println!("结果：{}", result),
        Err(msg) => println!("错误：{}", msg),
    }
    
    match divide(10.0, 0.0) {
        Ok(result) => println!("结果：{}", result),
        Err(msg) => println!("错误：{}", msg),
    }
}
</code>

==== 练习题10.2：读取配置文件 ====

<code rust>
use std::fs;
use std::io;

fn read_config(filename: &str) -> Result<String, io::Error> {
    fs::read_to_string(filename)
}

fn main() {
    match read_config("config.txt") {
        Ok(content) => println!("配置内容：\n{}", content),
        Err(e) => println!("读取配置失败：{}", e),
    }
}
</code>

==== 练习题10.3：级联错误处理 ====

<code rust>
use std::fs::File;
use std::io::{self, BufRead, BufReader};

fn read_numbers(filename: &str) -> Result<Vec<i32>, Box<dyn std::error::Error>> {
    let file = File::open(filename)?;
    let reader = BufReader::new(file);
    
    let mut numbers = Vec::new();
    
    for line in reader.lines() {
        let line = line?;
        let num: i32 = line.parse()?;
        numbers.push(num);
    }
    
    Ok(numbers)
}

fn main() {
    match read_numbers("numbers.txt") {
        Ok(nums) => println!("数字：{:?}", nums),
        Err(e) => println!("错误：{}", e),
    }
}
</code>

===== 本章小结 =====

本章学习了Rust的错误处理机制：

  * **panic!**：不可恢复错误，程序终止
  * **Result<T, E>**：可恢复错误，Ok或Err
  * **unwrap/expect**：快捷处理，失败时panic
  * **?运算符**：传播错误的简洁语法
  * **最佳实践**：
    * 可恢复错误用Result
    * 不可恢复错误用panic
    * 提供有用的错误信息

Rust的错误处理强制程序员处理所有可能的错误情况，使程序更健壮。