Язык программирования Rust
 Скачать 7.02 Mb.
|
|
Исправимые ошибки с Result Многие ошибки являются не настолько критичными, чтобы останавливать выполнение программы. Иногда, когда в функции происходит сбой, необходима просто правильная интерпретация и обработка ошибки. К примеру, при попытке открыть файл может произойти ошибка из-за отсутствия файла. Вы, возможно, захотите исправить ситуацию и создать новый файл вместо остановки программы. Вспомните раздел ["Обработка потенциального сбоя с помощью типа Result "] главы 2: мы использовали там перечисление Result , имеющее два варианта, Ok и Err для обработки сбоев. Само перечисление определено следующим образом: Типы T и E являются параметрами обобщённого типа: мы обсудим обобщённые типы более подробно в Главе 10. Все что вам нужно знать прямо сейчас - это то, что T представляет тип значения, которое будет возвращено в случае успеха внутри варианта Ok , а E представляет тип ошибки, которая будет возвращена при сбое внутри варианта Err . Так как тип Result имеет эти обобщённые параметры (generic type parameters), мы можем использовать тип Result и функции, которые определены для него, в разных ситуациях, когда тип успешного значение и значения ошибки, которые мы хотим вернуть, отличаются. Давайте вызовем функцию, которая возвращает значение Result , потому что может потерпеть неудачу. В листинге 9-3 мы пытаемся открыть файл. Файл: src/main.rs Листинг 9-3: Открытие файла File::open возвращает значения типа Result . Универсальный тип T в реализации File::open соответствует типу успешно полученного значения, std::fs::File , а именно дескриптору файла. Тип E , используемый для значения в случае возникновения ошибки, - std::io::Error . Такой возвращаемый тип означает, что вызов File::open может быть успешным и вернуть дескриптор файла, из которого мы можем читать или в который можем писать. Также вызов функции может завершиться неудачей: например, файл может не существовать, или у нас может не быть разрешения enum Result Ok (T), Err (E), } use std::fs::File; fn main () { let greeting_file_result = File::open( "hello.txt" ); } на доступ к файлу. Функция File::open должна иметь способ сообщить нам об успехе или неудаче и в то же время дать нам либо дескриптор файла, либо информацию об ошибке. Эту возможность как раз и предоставляет перечисление Result В случае успеха File::open значением переменной greeting_file_result будет экземпляр Ok , содержащий дескриптор файла. В случае неудачи значение в переменной greeting_file_result будет экземпляром Err , содержащим дополнительную информацию о том, какая именно ошибка произошла. Необходимо дописать в код листинга 9-3 выполнение разных действий в зависимости от значения, которое вернёт вызов File::open . Листинг 9-4 показывает один из способов обработки Result - пользуясь базовым инструментом языка, таким как выражение match , рассмотренным в Главе 6. Файл: src/main.rs Листинг 9-4: Использование выражения match для обработки возвращаемых вариантов типа Result Обратите внимание, что также как перечисление Option , перечисление Result и его варианты, входят в область видимости благодаря авто-импорту (prelude), поэтому не нужно указывать Result:: перед использованием вариантов Ok и Err в ветках выражения match Если результатом будет Ok , этот код вернёт значение file из варианта Ok , а мы затем присвоим это значение файлового дескриптора переменной greeting_file . После match мы можем использовать дескриптор файла для чтения или записи. Другая ветвь match обрабатывает случай, где мы получаем значение Err после вызова File::open . В этом примере мы решили вызвать макрос panic! . Если в нашей текущей директории нет файла с именем hello.txt и мы выполним этот код, то мы увидим следующее сообщение от макроса panic! : use std::fs::File; fn main () { let greeting_file_result = File::open( "hello.txt" ); let greeting_file = match greeting_file_result { Ok (file) => file, Err (error) => panic! ( "Problem opening the file: {:?}" , error), }; } Как обычно, данное сообщение точно говорит, что пошло не так. Обработка различных ошибок с помощью match Код в листинге 9-4 будет вызывать panic! независимо от того, почему вызов File::open не удался. Однако мы хотим предпринять различные действия для разных причин сбоя. Если открытие File::open не удалось из-за отсутствия файла, мы хотим создать файл и вернуть его дескриптор. Если вызов File::open не удался по любой другой причине - например, потому что у нас не было прав на открытие файла, то все равно мы хотим вызвать panic! как у нас сделано в листинге 9-4. Для этого мы добавляем выражение внутреннего match , показанное в листинге 9-5. Файл: src/main.rs Листинг 9-5: Обработка различных ошибок разными способами Типом значения возвращаемого функцией File::open внутри Err варианта является io::Error , структура из стандартной библиотеки. Данная структура имеет метод kind , который можно вызвать для получения значения io::ErrorKind . Перечисление io::ErrorKind из стандартной библиотеки имеет варианты, представляющие различные типы ошибок, которые могут появиться при выполнении операций в io . Вариант, $ cargo run Compiling error-handling v0.1.0 (file:///projects/error-handling) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.73s Running `target/debug/error-handling` thread 'main' panicked at 'Problem opening the file: Os { code: 2, kind: NotFound, message: "No such file or directory" }', src/main.rs:8:23 note: run with `RUST_BACKTRACE=1` environment variable to display a backtrace use std::fs::File; use std::io::ErrorKind; fn main () { let greeting_file_result = File::open( "hello.txt" ); let greeting_file = match greeting_file_result { Ok (file) => file, Err (error) => match error.kind() { ErrorKind::NotFound => match File::create( "hello.txt" ) { Ok (fc) => fc, Err (e) => panic! ( "Problem creating the file: {:?}" , e), }, other_error => { panic! ( "Problem opening the file: {:?}" , other_error); } }, }; } который мы хотим использовать, это ErrorKind::NotFound , который даёт информацию, о том, что файл который мы пытаемся открыть ещё не существует. Итак, во второй строке мы вызываем сопоставление шаблона с переменной greeting_file_result и попадаем в ветку с обработкой ошибки, но также у нас есть внутренняя проверка для сопоставления error.kind() ошибки. Условие, которое мы хотим проверить во внутреннем match , заключается в том, является ли значение, возвращаемое error.kind() , вариантом NotFound перечисления ErrorKind . Если это так, мы пытаемся создать файл с помощью функции File::create Однако, поскольку вызов File::create тоже может завершиться ошибкой, нам нужна обработка ещё одной ошибки, теперь уже во внутреннем выражении match . Заметьте: если файл не может быть создан, выводится другое, специализированное сообщение об ошибке. Вторая же ветка внешнего match (который обрабатывает вызов error.kind() ), остаётся той же самой - в итоге программа паникует при любой ошибке, кроме ошибки отсутствия файла. Альтернативы использованию match с Result Как много match ! Выражение match является очень полезным, но в то же время довольно примитивным. В главе 13 вы узнаете о замыканиях (closures), которые используются во многих методах типа Result . Эти методы помогают быть более лаконичным, чем использование match при работе со значениями Result в вашем коде. Например, вот другой способ написать ту же логику, что показана в Листинге 9-5, но с использованием замыканий и метода unwrap_or_else : Хотя этот код ведёт себя так же, как и код из листинга 9-5, он не содержит никаких выражений match и его легче читать. После прочтения главы 13 и поищите метод unwrap_or_else в документации по стандартной библиотеке. Множество других use std::fs::File; use std::io::ErrorKind; fn main () { let greeting_file = File::open( "hello.txt" ).unwrap_or_else(|error| { if error.kind() == ErrorKind::NotFound { File::create( "hello.txt" ).unwrap_or_else(|error| { panic! ( "Problem creating the file: {:?}" , error); }) } else { panic! ( "Problem opening the file: {:?}" , error); } }); } подобных методов могут очистить огромные вложенные выражения match, когда вы имеете дело с ошибками. Лаконичные способы обработки ошибок - unwrap и expect Использование match работает достаточно хорошо, но может быть довольно многословным и не всегда хорошо передаёт смысл. Тип Result имеет множество вспомогательных методов для выполнения различных, более специфических задач. Метод unwrap - это метод быстрого доступа к значениям, реализованный так же, как и выражение match , которое мы написали в Листинге 9-4. Если значение Result является вариантом Ok , unwrap возвращает значение внутри Ok . Если Result - вариант Err , то unwrap вызовет для нас макрос panic! . Вот пример unwrap в действии: Файл: src/main.rs Если мы запустим этот код при отсутствии файла hello.txt, то увидим сообщение об ошибке из вызова panic! метода unwrap : Другой метод, похожий на unwrap , это expect , позволяющий указать сообщение об ошибке для макроса panic! . Использование expect вместо unwrap с предоставлением хорошего сообщения об ошибке выражает ваше намерение и делает более простым отслеживание источника паники. Синтаксис метода expect выглядит так: Файл: src/main.rs expect используется так же как и unwrap : либо возвращается дескриптор файла либо вызывается макрос panic! Наше сообщение об ошибке в expect будет передано в panic! и заменит стандартное use std::fs::File; fn main () { let greeting_file = File::open( "hello.txt" ).unwrap(); } thread 'main' panicked at 'called `Result::unwrap()` on an `Err` value: Os { code: 2, kind: NotFound, message: "No such file or directory" }', src/main.rs:4:49 use std::fs::File; fn main () { let greeting_file = File::open( "hello.txt" ) .expect( "hello.txt should be included in this project" ); } используемое сообщение. Вот как это выглядит: В рабочем коде, большинство выбирает expect в угоду unwrap и добавляет описание, почему операция должна закончиться успешно. Но даже если предположение оказалось неверным, информации для отладки будет больше. Проброс ошибок Когда вы пишете функцию, реализация которой вызывает что-то, что может завершиться ошибкой, вместо обработки ошибки в этой функции, вы можете вернуть ошибку в вызывающий код, чтобы он мог решить, что с ней делать. Такой приём известен как распространение ошибки (propagating the error). Благодаря нему мы даём больше контроля вызывающему коду, где может быть больше информации или логики, которая диктует, как ошибка должна обрабатываться, чем было бы в месте появления этой ошибки. Например, код программы 9-6 читает имя пользователя из файла. Если файл не существует или не может быть прочтён, то функция возвращает ошибку в код, который вызвал данную функцию. Файл: src/main.rs Листинг 9-6: Функция, которая возвращает ошибки в вызывающий код, используя оператор match thread 'main' panicked at 'hello.txt should be included in this project: Os { code: 2, kind: NotFound, message: "No such file or directory" }', src/main.rs:5:10 use std::fs::File; use std::io::{ self , Read}; fn read_username_from_file () -> Result < String , io::Error> { let username_file_result = File::open( "hello.txt" ); let mut username_file = match username_file_result { Ok (file) => file, Err (e) => return Err (e), }; let mut username = String ::new(); match username_file.read_to_string(& mut username) { Ok (_) => Ok (username), Err (e) => Err (e), } } Эта функция может быть написана гораздо более коротким способом, но мы начнём с того, что многое сделаем вручную, чтобы изучить обработку ошибок; а в конце покажем более короткий способ. Давайте сначала рассмотрим тип возвращаемого значения: Result . Здесь есть возвращаемое значение функции типа Result где шаблонный параметр T был заполнен конкретным типом String и шаблонный параметр E был заполнен конкретным типом io::Error Если эта функция выполнится без проблем, то код, вызывающий эту функцию, получит значение Ok , содержащее String - имя пользователя, которое эта функция прочитала из файла. Если функция столкнётся с какими-либо проблемами, вызывающий код получит значение Err , содержащее экземпляр io::Error , который включает дополнительную информацию о том, какие проблемы возникли. Мы выбрали io::Error в качестве возвращаемого типа этой функции, потому что это тип значения ошибки, возвращаемого из обеих операций, которые мы вызываем в теле этой функции и которые могут завершиться неудачей: функция File::open и метод read_to_string Тело функции начинается с вызова File::open . Затем мы обрабатываем значение Result с помощью match , аналогично match из листинга 9-4. Если File::open завершается успешно, то дескриптор файла в переменной образца file становится значением в изменяемой переменной username_file и функция продолжит свою работу. В случае Err , вместо вызова panic! , мы используем ключевое слово return для досрочного возврата из функции и передаём значение ошибки из File::open , которое теперь находится в переменной образца e , обратно в вызывающий код как значение ошибки этой функции. Таким образом, если у нас есть файловый дескриптор в username_file , функция создаёт новую String в переменной username и вызывает метод read_to_string для файлового дескриптора в username_file , чтобы прочитать содержимое файла в username . Метод read_to_string также возвращает Result , потому что он может потерпеть неудачу, даже если File::open завершился успешно. Поэтому нам нужен ещё один match для обработки этого Result : если read_to_string завершится успешно, то наша функция сработала, и мы возвращаем имя пользователя из файла, которое теперь находится в username , обёрнутое в Ok . Если read_to_string потерпит неудачу, мы возвращаем значение ошибки таким же образом, как мы возвращали значение ошибки в match , который обрабатывал возвращаемое значение File::open . Однако нам не нужно явно указывать return , потому что это последнее выражение в функции. Затем код, вызывающий этот, будет обрабатывать получение либо значения Ok , содержащего имя пользователя, либо значения Err , содержащего io::Error Вызывающий код должен решить, что делать с этими значениями. Если вызывающий код получает значение Err , он может вызвать panic! и завершить работу программы, использовать имя пользователя по умолчанию или найти имя пользователя, например, не в файле. У нас недостаточно информации о том, что на самом деле пытается сделать вызывающий код, поэтому мы распространяем всю информацию об успехах или ошибках вверх, чтобы она могла обрабатываться соответствующим образом. Эта схема передачи ошибок настолько распространена в Rust, что Rust предоставляет оператор вопросительного знака ? , чтобы облегчить эту задачу. Сокращение для проброса ошибок: оператор ? В листинге 9-7 показана реализация read_username_from_file , которая имеет ту же функциональность, что и в листинге 9-6, но в этой реализации используется оператор ? Файл: src/main.rs Листинг 9-7: Функция, возвращающая ошибки в вызывающий код с помощью оператора ? Выражение ? , расположенное после Result , работает почти так же, как и те выражения match , которые мы использовали для обработки значений Result в листинге 9-6. Если в качестве значения Result будет Ok , то значение внутри Ok будет возвращено из этого выражения, и программа продолжит работу. Если же значение представляет собой Err , то Err будет возвращено из всей функции, как если бы мы использовали ключевое слово return , так что значение ошибки будет передано в вызывающий код. Существует разница между тем, что делает выражение match из листинга 9-6 и тем, что делает оператор ? : значения ошибок, для которых вызван оператор ? , проходят через функцию from , определённую в трейте From стандартной библиотеки, которая используется для преобразования значений из одного типа в другой. Когда оператор ? вызывает функцию from , полученный тип ошибки преобразуется в тип ошибки, определённый в возвращаемом типе текущей функции. Это полезно, когда функция возвращает только один тип ошибки, для описания всех возможных вариантов сбоев, даже если её отдельные компоненты могут выходить из строя по разным причинам. Например, мы могли бы изменить функцию read_username_from_file в листинге 9-7, чтобы возвращать пользовательский тип ошибки с именем OurError , который мы определим. Если мы также определим impl From OurError из io::Error , то оператор ? , вызываемый в теле read_username_from_file , вызовет from и преобразует типы ошибок без необходимости добавления дополнительного кода в функцию. use std::fs::File; use std::io; use std::io::Read; fn read_username_from_file () -> Result < String , io::Error> { let mut username_file = File::open( "hello.txt" )?; let mut username = String ::new(); username_file.read_to_string(& mut username)?; Ok (username) } В случае листинга 9-7 оператор ? в конце вызова File::open вернёт значение внутри Ok в переменную username_file . Если произойдёт ошибка, оператор ? выполнит ранний возврат значения Err вызывающему коду. То же самое относится к оператору ? в конце вызова read_to_string Оператор ? позволяет избавиться от большого количества шаблонного кода и упростить реализацию этой функции. Мы могли бы даже ещё больше сократить этот код, если бы использовали цепочку вызовов методов сразу после ? , как показано в листинге 9-8. Файл: src/main.rs |