Option和Result

我们现在理解了枚举和泛型,所以我们可以理解OptionResult。Rust使用这两个枚举来使代码更安全。

我们将从Option开始。

Option

当你有一个可能存在,也可能不存在的值时,你就用Option。当一个值存在的时候就是Some(value),不存在的时候就是None,下面是一个坏代码的例子,可以用Option来改进。

    // ⚠️
fn take_fifth(value: Vec<i32>) -> i32 {
    value[4]
}

fn main() {
    let new_vec = vec![1, 2];
    let index = take_fifth(new_vec);
}

当我们运行这段代码时,它崩溃。以下是信息。

thread 'main' panicked at 'index out of bounds: the len is 2 but the index is 4', src\main.rs:34:5

崩溃的意思是,程序在问题发生之前就停止了。Rust看到函数想要做一些不可能的事情,就会停止。它 "解开堆栈"(从堆栈中取值),并告诉你 "对不起,我不能这样做"。

所以现在我们将返回类型从i32改为Option<i32>。这意味着 "如果有的话给我一个Some(i32),如果没有的话给我一个None"。我们说i32是 "包"在一个Option里面,也就是说它在一个Option里面。你必须做一些事情才能把这个值弄出来。

fn take_fifth(value: Vec<i32>) -> Option<i32> {
    if value.len() < 5 { // .len() gives the length of the vec.
                         // It must be at least 5.
        None
    } else {
        Some(value[4])
    }
}

fn main() {
    let new_vec = vec![1, 2];
    let bigger_vec = vec![1, 2, 3, 4, 5];
    println!("{:?}, {:?}", take_fifth(new_vec), take_fifth(bigger_vec));
}

这个打印的是None, Some(5)。这下好了,因为现在我们再也不崩溃了。但是我们如何得到5的值呢?

我们可以用 .unwrap() 在一个Option中获取值,但要小心 .unwrap()。这就像拆礼物一样:也许里面有好东西,也许里面有一条愤怒的蛇。只有在你确定的情况下,你才会想要.unwrap()。如果你拆开一个None的值,程序就会崩溃。

// ⚠️
fn take_fifth(value: Vec<i32>) -> Option<i32> {
    if value.len() < 5 {
        None
    } else {
        Some(value[4])
    }
}

fn main() {
    let new_vec = vec![1, 2];
    let bigger_vec = vec![1, 2, 3, 4, 5];
    println!("{:?}, {:?}",
        take_fifth(new_vec).unwrap(), // this one is None. .unwrap() will panic!
        take_fifth(bigger_vec).unwrap()
    );
}

消息是:

thread 'main' panicked at 'called `Option::unwrap()` on a `None` value', src\main.rs:14:9

但我们不需要使用.unwrap()。我们可以使用match。那么我们就可以把我们有Some的值打印出来,如果有None的值就不要碰。比如说

fn take_fifth(value: Vec<i32>) -> Option<i32> {
    if value.len() < 5 {
        None
    } else {
        Some(value[4])
    }
}

fn handle_option(my_option: Vec<Option<i32>>) {
  for item in my_option {
    match item {
      Some(number) => println!("Found a {}!", number),
      None => println!("Found a None!"),
    }
  }
}

fn main() {
    let new_vec = vec![1, 2];
    let bigger_vec = vec![1, 2, 3, 4, 5];
    let mut option_vec = Vec::new(); // Make a new vec to hold our options
                                     // The vec is type: Vec<Option<i32>>. That means a vec of Option<i32>.

    option_vec.push(take_fifth(new_vec)); // This pushes "None" into the vec
    option_vec.push(take_fifth(bigger_vec)); // This pushes "Some(5)" into the vec

    handle_option(option_vec); // handle_option looks at every option in the vec.
                               // It prints the value if it is Some. It doesn't touch it if it is None.
}

这个打印:

Found a None!
Found a 5!

因为我们知道泛型,所以我们能够读懂Option的代码。它看起来是这样的:

enum Option<T> {
    None,
    Some(T),
}

fn main() {}

要记住的重要一点是:有了Some,你就有了一个类型为T的值(任何类型)。还要注意的是,enum名字后面的角括号围绕着T是告诉编译器它是通用的。它没有Display这样的trait或任何东西来限制它,所以它可以是任何东西。但是对于None,你什么都没有。

所以在match语句中,对于Option,你不能说。

#![allow(unused)]
fn main() {
// 🚧
Some(value) => println!("The value is {}", value),
None(value) => println!("The value is {}", value),
}

因为None只是None

当然,还有更简单的方法来使用Option。在这段代码中,我们将使用一个叫做 .is_some() 的方法来告诉我们是否是 Some。(是的,还有一个叫做.is_none()的方法。)在这个更简单的方法中,我们不需要handle_option()了。我们也不需要Option的vec了。

fn take_fifth(value: Vec<i32>) -> Option<i32> {
    if value.len() < 5 {
        None
    } else {
        Some(value[4])
    }
}

fn main() {
    let new_vec = vec![1, 2];
    let bigger_vec = vec![1, 2, 3, 4, 5];
    let vec_of_vecs = vec![new_vec, bigger_vec];
    for vec in vec_of_vecs {
        let inside_number = take_fifth(vec);
        if inside_number.is_some() {
            // .is_some() returns true if we get Some, false if we get None
            println!("We got: {}", inside_number.unwrap()); // now it is safe to use .unwrap() because we already checked
        } else {
            println!("We got nothing.");
        }
    }
}

这个将打印:

We got nothing.
We got: 5

Result

Result和Option类似,但这里的区别是。

  • Option大约是SomeNone(有值或无值)。
  • Result大约是OkErr(还好的结果,或错误的结果)。

所以,Option是如果你在想:"也许会有,也许不会有。"也许会有一些东西,也许不会有。" 但Result是如果你在想: "也许会失败"

比较一下,这里是Option和Result的签名。

enum Option<T> {
    None,
    Some(T),
}

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

fn main() {}

所以Result在 "Ok "里面有一个值,在 "Err "里面有一个值。这是因为错误通常包含描述错误的信息。

Result<T, E>的意思是你要想好Ok要返回什么,Err要返回什么。其实,你可以决定任何事情。甚至这个也可以。

fn check_error() -> Result<(), ()> {
    Ok(())
}

fn main() {
    check_error();
}

check_error说 "如果得到Ok就返回(),如果得到Err就返回()"。然后我们用()返回Ok

编译器给了我们一个有趣的警告。

warning: unused `std::result::Result` that must be used
 --> src\main.rs:6:5
  |
6 |     check_error();
  |     ^^^^^^^^^^^^^^
  |
  = note: `#[warn(unused_must_use)]` on by default
  = note: this `Result` may be an `Err` variant, which should be handled

这是真的:我们只返回了Result,但它可能是一个Err。所以让我们稍微处理一下这个错误,尽管我们仍然没有真正做任何事情。

fn give_result(input: i32) -> Result<(), ()> {
    if input % 2 == 0 {
        return Ok(())
    } else {
        return Err(())
    }
}

fn main() {
    if give_result(5).is_ok() {
        println!("It's okay, guys")
    } else {
        println!("It's an error, guys")
    }
}

打印出It's an error, guys。所以我们只是处理了第一个错误。

记住,轻松检查的四种方法是.is_some()is_none()is_ok()is_err()

有时,一个带有Result的函数会用String来表示Err的值。这不是最好的方法,但比我们目前所做的要好一些。

fn check_if_five(number: i32) -> Result<i32, String> {
    match number {
        5 => Ok(number),
        _ => Err("Sorry, the number wasn't five.".to_string()), // This is our error message
    }
}

fn main() {
    let mut result_vec = Vec::new(); // Create a new vec for the results

    for number in 2..7 {
        result_vec.push(check_if_five(number)); // push each result into the vec
    }

    println!("{:?}", result_vec);
}

我们的Vec打印:

[Err("Sorry, the number wasn\'t five."), Err("Sorry, the number wasn\'t five."), Err("Sorry, the number wasn\'t five."), Ok(5),
Err("Sorry, the number wasn\'t five.")]

就像Option一样,在Err上用.unwrap()就会崩溃。

    // ⚠️
fn main() {
    let error_value: Result<i32, &str> = Err("There was an error"); // Create a Result that is already an Err
    println!("{}", error_value.unwrap()); // Unwrap it
}

程序崩溃,打印。

thread 'main' panicked at 'called `Result::unwrap()` on an `Err` value: "There was an error"', src\main.rs:30:20

这些信息可以帮助你修正你的代码。src\main.rs:30:20的意思是 "在目录src的main.rs内,第30行和第20列"。所以你可以去那里查看你的代码并修复问题。

你也可以创建自己的错误类型,标准库中的Result函数和其他人的代码通常都会这样做。例如,标准库中的这个函数。

#![allow(unused)]
fn main() {
// 🚧
pub fn from_utf8(vec: Vec<u8>) -> Result<String, FromUtf8Error>
}

这个函数接收一个字节向量(u8),并尝试创建一个String,所以Result的成功情况是String,错误情况是FromUtf8Error。你可以给你的错误类型起任何你想要的名字。

使用 matchOptionResult 有时需要很多代码。例如,.get() 方法在 Vec 上返回 Option

fn main() {
    let my_vec = vec![2, 3, 4];
    let get_one = my_vec.get(0); // 0 to get the first number
    let get_two = my_vec.get(10); // Returns None
    println!("{:?}", get_one);
    println!("{:?}", get_two);
}

此打印

Some(2)
None

所以现在我们可以匹配得到数值。让我们使用0到10的范围,看看是否符合my_vec中的数字。

fn main() {
    let my_vec = vec![2, 3, 4];

    for index in 0..10 {
      match my_vec.get(index) {
        Some(number) => println!("The number is: {}", number),
        None => {}
      }
    }
}

这是好的,但是我们对None不做任何处理,因为我们不关心。这里我们可以用if let把代码变小。if let的意思是 "符合就做,不符合就不做"。if let是在你不要求对所有的东西都匹配的时候使用。

fn main() {
    let my_vec = vec![2, 3, 4];

    for index in 0..10 {
      if let Some(number) = my_vec.get(index) {
        println!("The number is: {}", number);
      }
    }
}

重要的是要记住if let Some(number) = my_vec.get(index)的意思是 "如果你从my_vec.get(index)得到Some(number)"。

另外注意:它使用的是一个=。它不是一个布尔值。

while let就像if let的一个while循环。想象一下,我们有这样的气象站数据。

["Berlin", "cloudy", "5", "-7", "78"]
["Athens", "sunny", "not humid", "20", "10", "50"]

我们想得到数字,但不想得到文字。对于数字,我们可以使用一个叫做 parse::<i32>() 的方法。parse()是方法,::<i32>是类型。它将尝试把 &str 变成 i32,如果可以的话就把它给我们。它返回一个 Result,因为它可能无法工作(比如你想让它解析 "Billybrobby"--那不是一个数字)。

我们还将使用 .pop()。这将从向量中取出最后一项。

fn main() {
    let weather_vec = vec![
        vec!["Berlin", "cloudy", "5", "-7", "78"],
        vec!["Athens", "sunny", "not humid", "20", "10", "50"],
    ];
    for mut city in weather_vec {
        println!("For the city of {}:", city[0]); // In our data, every first item is the city name
        while let Some(information) = city.pop() {
            // This means: keep going until you can't pop anymore
            // When the vector reaches 0 items, it will return None
            // and it will stop.
            if let Ok(number) = information.parse::<i32>() {
                // Try to parse the variable we called information
                // This returns a result. If it's Ok(number), it will print it
                println!("The number is: {}", number);
            }  // We don't write anything here because we do nothing if we get an error. Throw them all away
        }
    }
}

这将打印:

For the city of Berlin:
The number is: 78
The number is: -7
The number is: 5
For the city of Athens:
The number is: 50
The number is: 10
The number is: 20