Rust学习（八）：异常处理和宏编程：

Rust学习（八）：异常处理和宏系统

1、异常处理：

异常处理是任何编程语言都会遇到的现象，Rust并没有像其他变成语言一样提供了try catch这样的异常处理方法，而是提供了一种独特的异常处理机制。这里需要指明的是作者在书中将Rust中的失败、错误、异常等统称为异常，Rust中的异常有4种：Option, Result, Panic和Abort。

Option用于应对可能的失败情况，Rust使用Some和None来表示是否失败，以获取值为例：如果没有获取到值，就会返回None作为返回值，这时不需要报错，只需要依据情况处理即可。失败和错误不同，程序执行失败意味着代码设计是符合逻辑的，不会导致程序出问题（比如：需要浮点数类型，实际上是字符类型），Option的定义如下：

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

Result用于应对可恢复的错误，和Option十分相似，Option可以看成是Result<T, ()>，下面是Result的定义：

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

打开不存在或者没有权限的文字，或者将非数字字符串转换成数字，都会得到Err(E)：

use std::fs::File;
use std::io::ErrorKind;

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

let f = match f {
    Ok(file) => file,
    Err(err) => match err.kind()
    ErrorKind::NotFound => match File::create("kw.txt") {
            Ok(fc) => fc,
            Err(e) => panic("Error while creating file"),
        }
    ErrorKind::PermissionDenied => panic("No permission!"),
    other => panic("Error while openning file"),
}

这里对可能遇到的错误逐一进行了处理，实在无法处理才会使用Panic，这一点一定要紧记：测试时使用Panic，实际上线时，最好使用错误处理机制！Panic是在遇到不可回复的错误时，清理内存，如果使用操作系统来清理内存，可以使用Abort。

Rust提供了unwrap或expect，来简化错误处理的流程：

use::std::fd::File;
use::std::io;
use::std::io::Read;

fn main() {
    let f = File::open("kw.txt").unwrap();
    let f = File::open("kw.txt").expect("Open file failed!");
}

如果遇到错误只想上抛，不想处理，可以使用“？”。此时返回类型是Result，成功返回String，错误返回：io::err：

fn main() {
    let s = read_from_file();
    match s {
        Err(e) => println!("{e}");
        Ok(s) => println!("{s}");
    }
}

fn read_from_file() -> Result<String, io::Error> {
    let f = File::open("kw.txt")?; //报错时直接抛出
    let mut s = String::new();
    f.read_to_string(&mut s);
    
    Ok(s)
}

2、宏系统：

Rust 中并不存在内置库函数，一切都需要自己定义。但是 Rust 实现了一套高效的宏，包括声明宏、过程宏，利用宏能完成非常多的任务。C 语言中的宏是一种简单的替换机制，很难对数据做处理；Rust 中的宏则强大得多，得到了广泛应用。比如，使用 derive 宏可以为结构体添加新的功能，常用的 println!、vec!、panic!等也是宏。

Rust 中的宏有两大类：一类是使用 macro rules! 声明的声明宏；另一类是过程宏，过程宏又分为三小类——derive 宏、类属性宏和类函数宏。因为前面使用过声明宏和 derive 宏，所以下面只打算介绍声明宏和 derive 宏。其他的宏，请通过查阅相关资料来学习。

声明宏的格式：macro_name!()、macro_name![]、macro_name!{}。首先是宏名，然后是感叹号，最后是()、[]或 {}。这些括号都可用于声明宏，但不同用途的声明宏使用的括号是不同的，比如是 vec![] 而不是 vec!()，带“()”的更像是函数，这也是 println!() 使用“()”的原因。不同的括号只是为了满足意义和形式上的统一，实际使用时任何一种都可以。

macro_rules! marco_name {
    ($matcher) => {
        $code_body;
        return_value
    };
}

在上面的宏定义中， matcher 用于标记一些语法元素，比如空格、标识符、字面值关键字、符号、模式、正则表达式，注意前面的符号 $ 用于捕获值。$code_body 将利用 Smatcher 中的值来进行处理，最后返回 return_value ，当然也可能不返回。比如，要计算二叉树中父节点 p 的左、右子节点，可以使用如下宏，节点 p 的左、右子节点的下标应该是 2p 和 $2 p + 1$ :

macro_rules! left_child {
    ($parent:ident) => {
        $parent << 1
    };
}

macro_rules! right_child {
    ($parent:ident) => {
        ($parent << 1) + 1 
    };
}

过程宏更像是函数或一种过程。过程宏接收代码作为输入，然后在这些代码上进行操作并产生另一些代码作为输出。derive过程宏又称派生宏，形式如下：

#[derive(Clone)]
struct Student;

derive 过程宏通过这种标记形式为 Studen 实现了 Clone 里定义的方法，这样 Student 就可以直接通过调用 clone() 方法来实现复制。”这种形式其实就是 impl Clone for Student 的简易写法。derive 过程宏里也可以同时放多个 trait，这样就可以实现各种功能了:

#[derive(Dedug, Clone, Copy)]
struct Student;

宏属于非常复杂的系统，一般在必要且能简化代码的情况下使用宏。