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【Rust自学】6.2. Option枚举

article 2024/12/26 3:37:09

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6.2.1. 什么是Option枚举

它定义于标准库中，在Prelude（预导入模块）中，负责描述这样的场景：
某个值有可能存在，是哪种数据类型，或者就是不存在

6.2.2. Rust没有Null

在大部分其他语言中都有Null这个值，它代表没有值。

在那些语言里，一个变量可以处于两种状态：

空值（Null）
非空

Null的发明者托尼·霍尔 (Tony Hoare) 在 2009 年的演讲“Null References: The Billion Dollar Mistake”中说道：

I call it my billion-dollar mistake. At that time, I was designing the first comprehensive type system for references in an object-oriented language. My goal was to ensure that all use of references should be absolutely safe, with checking performed automatically by the compiler. But I couldn’t resist the temptation to put in a null reference, simply because it was so easy to implement. This has led to innumerable errors, vulnerabilities, and system crashes, which have probably caused a billion dollars of pain and damage in the last forty years.
我称之为我的十亿美元错误。当时，我正在设计第一个面向对象语言的综合引用类型系统。我的目标是确保所有引用的使用都绝对安全，并由编译器自动执行检查。但我无法抗拒放入空引用的诱惑，只是因为它很容易实现。这导致了无数的错误、漏洞和系统崩溃，在过去四十年中可能造成了数十亿美元的痛苦和损失。

Null的问题非常的显而易见，连其发明者都不认为这是个好东西。举个例子：比如一个变量是字符串类型的，这个变量需要与其他的字符串进行连接，而实际上这个变量是Null值，那么在连接时就会产生错误。对于Java用户来说，最常见的错误就是NullPointerException。一句话总结，当你尝试像使用非Null值那样使用Null值时，就会引起某种错误。

因此，Rust没有提供Null。但是针对Null试图表达的概念（Null是当前无效或由于某种原因不存在的值）Rust提供了类似的枚举叫Option<T>。

6.2.3. `Option<T>`

它在标准库中的定义是这样的：

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

Some这个变体可以关联某些数据，其数据类型就是T。<T>实际上是泛型参数（以后会讲）
None是其另外一个变体，但不会关联任何数据，因为它代表的是值不存在的情况

因为它包含在预导入模块，所以可以直接使用Option<T>、Some(T)和None。

看个例子：

fn main(){  
    let some_number = Some(5);  
    let some_char = Some('e');  
  
    let absent_number: Option<i32> = None;  
}

对于前两个语句，其值都写在括号里了，所以Rust编译器能够推断出其数据类型，比如some_number的类型是Option<i32>，some_char的类型是Option<&str>，当然你也可以显式声明，但没必要，除非你想指定某个类型。
对于最后语句，由于赋的值是None这个变体，编译器无法根据None推断出Option<T>的T代表的到底是什么类型，所以就需要显式声明具体的类型。所以在这里写的是Option<i32>。

在这个例子中，前两个变量就是有效的值，而最后的变量就是没有有效的值。

6.2.4. `Option<T>`的优点

在Rust里，Option<T>和T（T可以是任何的数据类型）是不同的类型，不可以把Option<T>当作T。
若想使用Option<T>中的T，必须先将它转换为T。这避免了程序员忽略了空值的可能性，直接操作了可能为空的变量，Rust 的 Option<T> 设计迫使开发者显式处理这些情况。
比如在C#中先string a = null;再string b = a + '12345';如果不检查a是否为空值（或者说忽略了a是空值的可能性）那么在运行到第二行时就会引起错误。
而在Rust里，只要这个值的类型不是Option<T>，那么这个值就肯定不是空的。

举个例子：

fn main(){  
    let x: i8 = 5;  
    let y: Option<i8> = Some(5);  
  
    let sum = x + y;  
}

如果运行这段代码，编译器就会报错：

error[E0277]: cannot add `Option<i8>` to `i8`
 --> src/main.rs:5:17
  |
5 |     let sum = x + y;
  |                 ^ no implementation for `i8 + Option<i8>`
  |
  = help: the trait `Add<Option<i8>>` is not implemented for `i8`
  = help: the following other types implement trait `Add<Rhs>`:
            `&i8` implements `Add<i8>`
            `&i8` implements `Add`
            `i8` implements `Add<&i8>`
            `i8` implements `Add`

报错内容的意思就是无法把Option<i8>和i8这两者变量的类型进行相加，因为它们不是同一种类型。

那怎么让x和y进行相加呢？很简单，把y从Option<i8>转为i8就行:

fn main() {  
    let x: i8 = 5;  
    let y: Option<i8> = Some(5);  
  
    let sum = match y {  
        Some(value) => x + value, // 如果 y 是 Some，则解包并相加  
        None => x,               // 如果 y 是 None，则返回 x    
    };  
}