4.4 Option 与 Result 类型

Rust 不使用空指针（null）或异常（exception）来表示缺失值或错误状态，而是通过两个标准库中定义的枚举类型——Option<T> 和 Result<T, E>——以类型安全的方式显式处理这些情况。这种设计迫使开发者在编译期就考虑所有可能的结果，从而避免运行时崩溃。

Option<T>：表示可能存在或不存在的值

Option<T> 定义如下：

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

• Some(T) 表示存在一个类型为 T 的值；
• None 表示没有值。

例如，从一个字符串切片中查找子串的位置：

let s = "hello";
let pos = s.find('e'); // 返回 Option<usize>

如果找到，pos 是 Some(1)；否则是 None。

要使用 Option 中的值，必须通过模式匹配或组合器方法（如 unwrap_or、map、and_then 等）进行处理：

match pos {
    Some(index) => println!("Found at index {}", index),
    None => println!("Not found"),
}

直接调用 .unwrap() 虽然可行，但若值为 None 会导致程序 panic，因此应谨慎使用，通常仅用于原型或确定不会失败的场景。

Result<T, E>：表示可能成功或失败的操作

Result<T, E> 用于处理可能出错的操作，其定义为：

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

• Ok(T) 表示操作成功，包含结果值；
• Err(E) 表示操作失败，包含错误信息（如 std::io::Error）。

例如，尝试打开一个文件：

use std::fs::File;

let f = File::open("data.txt"); // 返回 Result<File, std::io::Error>

同样，应使用 match 或其他方式处理两种可能：

match f {
    Ok(file) => println!("File opened successfully"),
    Err(error) => println!("Failed to open file: {}", error),
}

为什么不用 null 或异常？

• 空指针容易导致未预期的解引用错误（如“空指针异常”），而 Option 强制你显式检查是否存在值。
• 异常会打破控制流，使代码难以推理，且容易被忽略。Result 要求你处理错误，或明确选择忽略（如通过 unwrap 或 expect）。

组合与传播错误

在函数中，可以返回 Option<T> 或 Result<T, E>，让调用者决定如何处理。Rust 还提供了 ? 操作符来简化错误传播：

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

fn read_file() -> io::Result<String> {
    let mut f = File::open("data.txt")?; // 若失败，提前返回 Err
    let mut contents = String::new();
    f.read_to_string(&mut contents)?;
    Ok(contents)
}

这里的 ? 相当于对 Result 进行 match，若为 Err 则立即返回，否则继续执行。

小结

Option 和 Result 是 Rust 错误处理哲学的核心。它们将“可能失败”的逻辑编码到类型系统中，使得程序在编译阶段就能暴露潜在问题。通过强制处理所有情况，Rust 帮助开发者写出更可靠、更可维护的代码，同时避免了传统语言中常见的空指针和未处理异常问题。掌握这两种类型，是编写健壮 Rust 程序的关键一步。