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Option & Result
核心定义
Option<T> 和 Result<T, E> 是 Rust 的安全枚举容器：
Option表示值可能存在（Some(T)）或不存在（None），替代空指针Result表示操作成功（Ok(T)）或失败（Err(E)），统一错误处理机制 二者均强制开发者显式处理所有情况，从编译器层面消除空指针异常和未处理错误。
工作原理
编译器要求通过 match 或组合子方法（如 unwrap_or/map）处理所有可能状态：
- 调用可能失败/返回空值的函数时，返回
Result或Option - 使用模式匹配或组合子明确处理成功/失败、有值/无值情况
- 未处理分支将导致编译错误
flowchart TD
A[函数执行] --> B{是否成功?}
B -->|是| C[返回 Some/Ok]
B -->|否| D[返回 None/Err]
C & D --> E{开发者处理}
E --> F[match/组合子]关键点
- 空值安全：
Option强制处理值缺失情况，消除null解引用 - 错误传播：
Result的?运算符自动向上传播错误 - 组合方法：
map/and_then/or_else实现链式安全操作 - 解包控制：
unwrap()快速获取值（生产代码慎用），expect()添加错误信息 - 互转：
Option可转Result（ok_or()），反之亦然
常见误区
- 滥用 unwrap：生产环境使用导致程序崩溃（应改用
match或?） - 嵌套忽略：未处理
Option<Result<T>>的嵌套结构 - 错误类型混淆：
Result中混用不同错误类型（应统一为枚举或 trait 对象） - None 处理遗漏：忽略
Option的None情况（如未实现Default时用unwrap_or_default） - 误用断言：在用户输入场景使用
assert!代替Result校验
应用场景
| 场景 | 示例 | 类型作用 |
|---|---|---|
| 函数可能返回空值 | Vec::pop() -> Option<T> | 安全表示容器为空 |
| I/O 操作错误处理 | File::open() -> Result<File, std::io::Error> | 封装操作错误细节 |
| 安全解构数据 | if let Some(email) = user.email { ... } | 避免空字段访问 |
| 链式操作 | `get_user().and_then( | u |
| 配置缺省值 | config.timeout.unwrap_or(30) | 优雅回退默认值 |
| 错误传播 | fn read_file() -> Result<String, io::Error> { ...? } | ? 自动返回错误 |
关联知识
- 模式匹配：
match/if let解构Option和Result的核心方式 - 错误处理 Traits：
std::error::Errortrait 统一错误类型接口 - 泛型编程：
Option<T>/Result<T,E>的泛型参数实现类型安全 - 迭代器适配器：
filter_map()/flat_map()处理容器中的Option/Result - 单元测试：
Result支持#[test] fn t() -> Result<(), String> { ... }风格 - 类型转换：
Fromtrait 实现错误类型自动转换（?的依赖机制）
💡 核心价值：
Option和Result将潜在错误编码进类型系统，通过编译时检查确保健壮性。优先使用组合子（map/and_then）和?运算符构建清晰流程，生产代码避免unwrap()。