趣味学RUST基础篇(错误处理)

错误处理

接上一回的“三大神器”——背包、卷轴、储物柜，现在我们的冒险进入了一个更真实、更刺激的阶段：

Rust 的“防崩大法”：错误处理！

到目前为止，你的代码一路顺风顺水：背包装得下，卷轴写得对，储物柜找得快。

但现实是——

文件打不开！网络连不上！数组越界了！服务器炸了！

这些不是“如果”，而是“早晚的事”。

其他语言怎么说？“别怕，有异常（Exception），出错就抛，抛了就抓，抓了就 retry！”

但 Rust 说：

“不，那样太随意了！我们要提前面对现实。”

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Rust 的哲学：错误分两种

Rust 把错误分成两类，就像把敌人分成“能打的”和“Boss 级的”：

可恢复错误：小怪，能打！

比如：

• “文件 save.dat 找不到！”
• “网络连接超时，请重试。”
• “密码错了，再输一次？”

这些不是程序崩了，而是用户操作问题，可以重试、可以换方案。Rust 用 Result<T, E> 来处理这种错误。

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不可恢复错误：Boss，GG！

比如：

• “数组长度是 3，你非要访问第 100 个元素？”
• “空指针解引用？不存在的！”
• “内存越界？想都别想！”

这些是程序员的 bug，属于“逻辑错误”，程序已经不可信了。

Rust 用 panic! 宏，直接终止程序，防止更严重的后果。

panic!：程序的“紧急熔断”

想象你家的电路：

• 正常：灯亮、电视开、空调转。
• 突然短路 → 保险丝“啪”地断了，全屋断电。

这不是“系统崩溃”，而是保护机制！

panic! 就是 Rust 的保险丝：

panic!("啊啊啊！程序出大事了！");

运行结果：

thread 'main' panicked at '啊啊啊！程序出大事了！', src/main.rs:4:5
note: run with `RUST_BACKTRACE=1` to display a backtrace

程序立刻停止，打印错误位置，防止数据损坏或安全漏洞。

默认情况下，Rust 还会“展开”（unwind）栈，清理资源。你也可以设置“直接 abort”，更快更狠。

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Result<T, E>：优雅应对“小问题”

这才是 Rust 的核心绝技！比如你想打开一个文件：

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

f 的类型是：Result<File, Error>，它不是直接给你文件，而是说：

“我可能打开成功，也可能失败。你自己判断！”

Result 是个枚举：

enum Result<T, E> {Ok(T),   // 成功，返回值 TErr(E),  // 失败，返回错误信息 E
}

所以你必须处理两种情况：

match f {Ok(file) => println!("文件打开成功！"),Err(error) => println!("出错了：{}", error),
}

Rust 强制你“面对现实”——不能假装错误不存在！

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Result 的神级助手：? 运算符

每次都写 match 太麻烦？Rust 提供了“快捷键”：?

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

? 的意思是：

“如果成功，继续；
如果失败，立刻返回这个错误，别往下走了。”

简洁、安全、优雅！

什么时候用 panic!？什么时候用 Result？

Rust 给你选择权，但也有建议：

场景	推荐方式
用户输入错误	Result（提示重试）
配置文件缺失	Result（用默认值）
数组越界	panic!（程序员 bug）
断言失败	panic!（用 assert!）
不可能的情况	panic!（用 unreachable!()）

原则：

• 你能处理？ → 用 Result
• 你不能处理，是 bug？ → 用 panic!

《Rust 紧急预案》直播现场：当程序“原地爆炸”时，该怎么办？

主持人（你）：
“各位观众，欢迎收看《Rust 安全实验室》！今天我们要测试一项黑科技——程序自毁系统！”

测试目标：panic! 宏
实验口号：“宁可停，不可崩！”

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场景一：程序员手滑，直接“引爆炸弹”

fn main() {panic!("不好！我写错代码了！");
}

运行结果：

thread 'main' panicked at '不好！我写错代码了！', src/main.rs:2:5

主持人：
“哇哦！程序当场宣布：‘我出错了！我不干了！’”

这不是崩溃，这是主动辞职！

Rust 说：

“我检测到严重 bug，继续运行可能危害系统——
所以，我选择优雅退出，并留下遗言：‘是这行代码干的！’”

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为什么 Rust 不像 C 那样“硬撑”？

打个比方，想象一下，你在玩“大家来找茬”：

• C 语言：你问：“第 100 个元素是啥？”
  → C 回答：“嗯… 是‘彩虹独角兽’！”（其实那块内存是别人的密码！）

这就是缓冲区溢出——黑客最爱的后门！

而 Rust 说：

“第 100 个？你家向量只有 3 个！不许看！” 然后 panic!，程序终止。

这不是“功能缺失”，而是安全防护！Rust 宁可程序“死”，也不让你的数据“乱”！

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场景二：错误不是我写的，但锅得我背？

代码：

let v = vec![1, 2, 3];
v[99]; // 想要第 100 个？

报错：

thread 'main' panicked at 'index out of bounds...', src/main.rs:4:5

主持人：
“咦？报错说是在 src/main.rs:4，但我没写 panic! 啊？”

真相是：

• 你写的 v[99] 调用了 Rust 内部的“边界检查”函数。
• 那个函数发现你越界了，于是它替你执行了 panic!。
• 所以错误指向的是你调用它的那一行，非常精准！

如何破案？用“回溯”（Backtrace）！

有时候，错误像一场“连环案”：

你调 A() → A 调 B() → B 调 C() → C 出错了！你只知道 C 炸了，但不知道谁惹的祸。这时候，你需要——犯罪现场回溯录像！

打开“黑匣子”

在终端输入：

RUST_BACKTRACE=1 cargo run

你会看到一串“调用链”：

stack backtrace:0: rust_begin_unwind1: core::panicking::panic_fmt...6: panic::mainat ./src/main.rs:47: core::ops::function::FnOnce::call_once

关键线索：找你写的文件！

比如这行：

6: panic::main at ./src/main.rs:4

说明：问题出在 src/main.rs 第 4 行。

从这里开始查，凶手就在你眼前！

小贴士：

• RUST_BACKTRACE=1 → 看关键路径
• RUST_BACKTRACE=full → 看完整录像（超长）

高级设置：从“优雅关机”到“直接炸毁”

默认情况下，Rust 在 panic! 时会：

1. 一层层回溯栈
2. 清理每个函数的资源
3. 然后退出

这叫“展开”（unwind），像优雅地关电脑。但如果你在乎速度和体积（比如嵌入式设备），可以设置：

# Cargo.toml[profile.release]
panic = 'abort'

意思是：一旦出错，立刻终止，不清理，不回溯，直接“物理删除进程”。

优点：更快、二进制更小
缺点：不优雅（但程序都死了，无所谓）

总结：panic! 使用守则

情况	是否该 panic!
数组越界	是，Rust 自动触发
断言失败	用 assert!()
不可能路径	用 unreachable!()
文件打不开	用 Result 处理
网络超时	提示用户重试
用户输错密码	让他再输一次

记住：

• 是程序员的错？ → panic!（程序有 bug）
• 是用户的错或环境问题？ → Result（可恢复）

《Rust 生存指南》：别慌，这只是小问题！

主持人：“欢迎来到《Rust 生存指南》！上面我们讲了 panic! ——程序的‘核按钮’：一按就炸，全剧终。”

但现实世界中，程序不是天天爆炸的。更多时候，它只是打了个喷嚏。

比如：

• 文件找不到？
• 网络断了？
• 用户输错密码？

这些都不是“致命伤”，而是“感冒发烧”。这时候，我们不用 panic!，而是用—— Result<T, E>：Rust 的“创可贴 + 退烧药”组合包！

Result 是什么？一个“二选一”快递盒！

想象你网购了一件商品，快递到了，但有两种可能：

1. 包裹完好 → 里面是你买的“机械键盘”
2. 包裹损坏 → 里面是“快递小哥写的道歉信”

在 Rust 里，这就是 Result：

enum Result<T, E> {Ok(T),   // 成功！T 是你想要的东西Err(E),  // 失败！E 是错误信息
}

• T：比如文件句柄、字符串、网络连接……
• E：比如“文件不存在”、“权限不足”……

Result 就是一个智能快递盒：打开它，要么拿到宝贝，要么看到道歉信。

场景实战：打开一个文件

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

这行代码返回一个 Result<File, io::Error>：

• Ok(文件句柄) → 文件存在，可以读写
• Err(错误信息) → 比如“文件不存在”或“没权限”

那我们怎么“拆快递”呢？

方法一：match 大法（原始但清晰）

let f = match f {Ok(file) => file,                    // 成功：拿走文件Err(error) => panic!("出错了：{:?}", error), // 失败：炸！
};

这就像你拆快递：

• 是键盘？→ 开心使用
• 是道歉信？→ 气得把快递站炸了

但……有必要吗？

更聪明的做法：区分错误类型！

不是所有错误都值得“炸楼”！

比如：

• 文件不存在？→ 没事，我帮你新建一个
• 没权限？→ 那真不行，必须 panic

match f {Ok(file) => file,Err(error) => match error.kind() {ErrorKind::NotFound => File::create("hello.txt").unwrap(),_ => panic!("其他错误，没法搞：{:?}", error),},
}

就像修车：

• 没油了？→ 加油
• 发动机炸了？→ 报废

懒人神器：unwrap 和 expect

不想写 match？Rust 给你两个“快捷按钮”：

1. .unwrap()

• 成功 → 返回值
• 失败 → 自动 panic!

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

警告：就像说“如果收不到键盘，我就自爆”——太冲动了！

2. .expect("自定义消息")

更温和的 unwrap，能留下遗言：

let f = File::open("hello.txt").expect("为啥打不开文件啊？");

报错时你会看到：

thread 'main' panicked at '为啥打不开文件啊？: NotFound'

推荐：至少告诉别人你为什么以为它不会失败

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高级技巧：错误“甩锅”术——? 运算符

有时候，你不想自己处理错误，只想说：

“这锅我不背，交给上一级！”这就是 ? 运算符的使命！

fn read_username() -> Result<String, io::Error> {let mut f = File::open("hello.txt")?;  // 打开失败？→ 直接甩锅！let mut s = String::new();f.read_to_string(&mut s)?;            // 读取失败？→ 再甩锅！Ok(s)
}

? 的行为：

• Ok → 继续执行
• Err → 立刻返回错误，函数提前结束

就像流水线工人：

• 上游送来合格零件 → 继续加工
• 上游送来废品 → 直接扔给主管处理！

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? 的隐藏技能：自动“错误转换”

? 不只是甩锅，它还会帮你把错误“翻译”成统一格式。

比如：

• A 函数返回 ParseError
• B 函数返回 IoError
• 但你的函数只想返回 AppError

? 会自动调用 From trait 把不同错误转成 AppError。

就像公司综合部：所有部门的报告，统一转成“总经理看得懂”的版本。

但是，请注意！? 不能乱用！

? 只能在返回 Result 或 Option 的函数里用。比如，main 函数默认返回 ()（空元组），你不能直接用 ?：

fn main() {let f = File::open("hello.txt")?; 
}

解法一：改 main 的返回值

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {let f = File::open("hello.txt")?;Ok(())
}

• Box<dyn Error>：意思是“任何类型的错误我都接”
• Ok(())：成功时返回“空元组”

这样，? 就可以愉快地甩锅了！

解法二：老老实实用 match 或 .expect()

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总结：Result 使用口诀

场景	推荐做法
快速原型、测试	.expect("说明")
确信不会失败	.unwrap()（但要小心！）
想甩锅给调用者	? 运算符
需要自定义处理	match 表达式
统一错误类型	实现 From trait

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最后灵魂拷问：panic! 还是 Result？

问题类型	用哪个？	例子
程序有 bug	panic!	数组越界、解引用 None
环境问题	Result	文件不存在、网络超时
用户操作错误	Result	密码错误、输入格式不对

记住：

• panic! 是“程序自杀”
• Result 是“程序说：我尽力了，但你需要处理一下”