Файл: Язык программирования Rust.pdf

Скачать файл (7,02Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.01.2024

Просмотров: 1152

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Недействительные ссылкиВ языках с указателями легко ошибочно создать висячий указатель — указатель,ссылающийся на место в памяти, которое могло быть передано кому-то другому после освобождения этой части памяти, сохраняя при этом указатель на неё. В Rust, напротив,компилятор гарантирует, что ссылки никогда не будут висячими: если у вас есть ссылка на какие-то данные, компилятор убедится, что данные не выйдут за пределы области видимости до того, как это сделает ссылка на них.Давайте попробуем создать висячую ссылку, чтобы увидеть, как Rust предотвращает их появление с помощью ошибки во время компиляции:Файл: src/main.rsЗдесь ошибка:Это сообщение об ошибке относится к особенности языка, которую мы ещё не рассмотрели: времени жизни. Мы подробно обсудим времена жизни в главе 10. Но если вы не обращаете внимания на части, касающиеся времени жизни, сообщение будет содержать ключ к тому, почему этот код является проблемой:fn main() { let reference_to_nothing = dangle(); } fn dangle() -> &String { let s = String::from("hello"); &s } $ cargo run Compiling ownership v0.1.0 (file:///projects/ownership) error[E0106]: missing lifetime specifier --> src/main.rs:5:16 | 5 | fn dangle() -> &String { | ^ expected named lifetime parameter | = help: this function's return type contains a borrowed value, but there is no value for it to be borrowed from help: consider using the `'static` lifetime | 5 | fn dangle() -> &'static String { |

Определение и инициализация структурСтруктуры похожи на кортежи, рассмотренные в разделе "Кортежи", так как оба хранят несколько связанных значений. Как и кортежи, части структур могут быть разных типов.В отличие от кортежей, в структуре необходимо именовать каждую часть данных для понимания смысла значений. Добавление этих имён обеспечивает большую гибкость структур по сравнению с кортежами: не нужно полагаться на порядок данных для указания значений экземпляра или доступа к ним.Для определения структуры указывается ключевое слово struct и её название.Название должно описывать значение частей данных, сгруппированных вместе. Далее, в фигурных скобках для каждой новой части данных поочерёдно определяются имя части данных и её тип. Каждая пара имя: тип называется полем. Листинг 5-1 описывает структуру для хранения информации об учётной записи пользователя:Листинг 5-1: Определение структуры UserПосле определения структуры можно создавать её экземпляр, назначая определённое значение каждому полю с соответствующим типом данных. Чтобы создать экземпляр, мы указываем имя структуры, затем добавляем фигурные скобки и включаем в них пары ключ: значение (key: value), где ключами являются имена полей, а значениями являются данные, которые мы хотим сохранить в полях. Нет необходимости чётко следовать порядку объявления полей в описании структуры (но всё-таки желательно для удобства чтения). Другими словами, объявление структуры - это как шаблон нашего типа, в то время как экземпляр структуры использует этот шаблон, заполняя его определёнными данными, для создания значений нашего типа. Например, можно объявить пользователя как в листинге 5-2:Листинг 5-2: Создание экземпляра структуры UserЧтобы получить конкретное значение из структуры, мы используем запись через точку.Например, чтобы получить доступ к адресу электронной почты этого пользователя, мы structUser { active: bool, username: String, email: String, sign_in_count: u64, } fn main() { let user1 = User { email: String::from("someone@example.com"), username: String::from("someusername123"), active: true, sign_in_count: 1, }; } используем user1.email. Если экземпляр является изменяемым, мы можем поменять значение, используя точечную нотацию и присвоение к конкретному полю. В Листинге5-3 показано, как изменить значение в поле email изменяемого экземпляра UserЛистинг 5-3: Изменение значения в поле email экземпляра UserЗаметим, что весь экземпляр структуры должен быть изменяемым; Rust не позволяет помечать изменяемыми отдельные поля. Как и для любого другого выражения, мы можем использовать выражение создания структуры в качестве последнего выражения тела функции для неявного возврата нового экземпляра.На листинге 5-4 функция build_user возвращает экземпляр User с указанным адресом и именем. Поле active получает значение true, а поле sign_in_count получает значение1Листинг 5-4: Функция build_user, которая принимает email и имя пользователя и возвращает экземпляр UserИмеет смысл называть параметры функции теми же именами, что и поля структуры, но необходимость повторять email и username для названий полей и переменных несколько утомительна. Если структура имеет много полей, повторение каждого имени станет ещё более раздражающим. К счастью, есть удобное сокращение!Использование сокращённой инициализации поляТак как имена входных параметров функции и полей структуры являются полностью идентичными в листинге 5-4, возможно использовать синтаксис сокращённойfn main() { let mut user1 = User { email: String::from("someone@example.com"), username: String::from("someusername123"), active: true, sign_in_count: 1, }; user1.email = String::from("anotheremail@example.com"); } fn build_user(email: String, username: String) -> User { User { email: email, username: username, active: true, sign_in_count: 1, } } инициализации поля, чтобы переписать build_user так, чтобы он работал точно также,но не содержал повторений для email и username, как в листинге 5-5.Листинг 5-5: Функция build_user, использующая сокращённую инициализацию поля, когда параметры email и username имеют те же имена, что и поля structЗдесь происходит создание нового экземпляра структуры User, которая имеет поле с именем email. Мы хотим установить поле структуры email значением входного параметра email функции build_user. Так как поле email и входной параметр функции email имеют одинаковое название, можно писать просто email вместо кода email: emailСоздание экземпляра структуры из экземпляра другой структуры спомощью синтаксиса обновления структурыЧасто бывает полезно создать новый экземпляр структуры, который включает большинство значений из другого экземпляра, но некоторые из них изменяет. Это можно сделать с помощью синтаксиса обновления структуры.Сначала в листинге 5-6 показано, как обычно создаётся новый экземпляр User в user2без синтаксиса обновления. Мы задаём новое значение для email, но в остальном используем те же значения из user1, которые были заданы в листинге 5-2.Листинг 5-6: Создание нового экземпляра User с использованием некоторых значений из экземпляра user1Используя синтаксис обновления структуры, можно получить тот же эффект, используя меньше кода как показано в листинге 5-7. Синтаксис указывает, что оставшиеся поля fn build_user(email: String, username: String) -> User { User { email, username, active: true, sign_in_count: 1, } } fn main() { // --snip-- let user2 = User { active: user1.active, username: user1.username, email: String::from("another@example.com"), sign_in_count: user1.sign_in_count, }; } устанавливаются неявно и должны иметь значения из указанного экземпляра.Листинг 5-7: Использование синтаксиса обновления структуры для установки нового значения email дляэкземпляра User, но использование остальных значений из экземпляра user1Код в листинге 5-7 также создаёт экземпляр в user2, который имеет другое значение для email, но с тем же значением для полей username, active и sign_in_count из user1Оператор ..user1 должен стоять последним для указания на получение значений всех оставшихся полей из соответствующих полей в user1, но можно указать значения для любого количества полей в любом порядке, независимо от порядка полей в определении структуры.Заметим, что синтаксис обновления структуры использует = как присваивание. Это связано с перемещением данных, как мы видели в разделе "Способы взаимодействия переменных и данных: перемещение". В этом примере мы больше не можем использовать user1 после создания user2, потому что String в поле username из user1 было перемещено в user2. Если бы мы задали user2 новые значения String для email и username, и при этом использовать только значения active и sign_in_count из user1, то user1 все ещё будет действительным после создания user2. Типы active и sign_in_count являются типами, реализующими типаж Copy, поэтому будет применяться поведение, о котором мы говорили в разделе "Стековые данные:Копирование"Кортежные структуры: структуры без именованных полей длясоздания разных типовRust также поддерживает структуры, похожие на кортежи, которые называютсякортежные структуры. Кортежные структуры обладают дополнительным смыслом,который даёт имя структуры, но при этом не имеют имён, связанных с их полями. Скорее,они просто хранят типы полей. Кортежные структуры полезны, когда вы хотите дать имя всему кортежу и сделать кортеж отличным от других кортежей, и когда именование каждого поля, как в обычной структуре, было бы многословным или избыточным.Чтобы определить кортежную структуру, начните с ключевого слова struct и имени структуры, за которым следуют типы в кортеже. Например, здесь мы определяем и используем две кортежные структуры с именами Color и Point:fn main() { // --snip-- let user2 = User { email: String::from("another@example.com"), ..user1 }; } Обратите внимание, что значения black и origin — это разные типы, потому что они являются экземплярами разных кортежных структур. Каждая определяемая вами структура имеет собственный тип, даже если поля внутри структуры могут иметь одинаковые типы. Например, функция, принимающая параметр типа Color, не может принимать Point в качестве аргумента, даже если оба типа состоят из трёх значений i32. В остальном экземпляры кортежных структур похожи на кортежи в том смысле, что вы можете деструктурировать их на отдельные части и использовать , за которой следует индекс для доступа к отдельному значению.Единично-подобные структуры: структуры без полейТакже можно определять структуры, не имеющие полей! Они называются единично-подобными структурами, поскольку ведут себя аналогично (), единичному типу, о котором мы говорили в разделе "Кортежи". Единично-подобные структуры могут быть полезны, когда требуется реализовать типаж для некоторого типа, но у вас нет данных,которые нужно хранить в самом типе. Мы обсудим типажи в главе 10. Вот пример объявления и создание экземпляра единичной структуры с именем AlwaysEqual:Чтобы определить AlwaysEqual, мы используем ключевое слово struct, желаемое имя,а затем точку с запятой. Нет необходимости в фигурных или круглых скобках! Затем мы можем получить экземпляр AlwaysEqual в переменной subject аналогичным образом:используя имя, которое мы определили, без фигурных и круглых скобок. Представим, что в дальнейшем мы реализуем поведение для этого типа таким образом, что каждый экземпляр AlwaysEqual всегда будет равен каждому экземпляру любого другого типа,возможно, с целью получения ожидаемого результата для тестирования. Для реализации такого поведения нам не нужны никакие данные! В главе 10 вы увидите, как определять черты и реализовывать их для любого типа, включая единично-подобные структуры.Владение данными структурыstructColor(i32, i32, i32); structPoint(i32, i32, i32); fn main() { let black = Color(0, 0, 0); let origin = Point(0, 0, 0); } structAlwaysEqual; fn main() { let subject = AlwaysEqual; } В определении структуры User в листинге 5-1 мы использовали владеющий тип String вместо типа строковой срез &str. Это осознанный выбор, поскольку мы хотим, чтобы каждый экземпляр этой структуры владел всеми своими данными и чтобы эти данные были действительны до тех пор, пока действительна вся структура.Структуры также могут хранить ссылки на данные, принадлежащие кому-то другому,но для этого необходимо использовать возможность Rust время жизни, которую мы обсудим в главе 10. Время жизни гарантирует, что данные, на которые ссылается структура, будут действительны до тех пор, пока существует структура. Допустим,если попытаться сохранить ссылку в структуре без указания времени жизни, как в следующем примере; это не сработает:Имя файла: src/main.rsКомпилятор будет жаловаться на необходимость определения времени жизни ссылок:structUser { active: bool, username: &str, email: &str, sign_in_count: u64, } fn main() { let user1 = User { email: "someone@example.com", username: "someusername123", active: true, sign_in_count: 1, }; } В главе 10 мы обсудим, как исправить эти ошибки, чтобы иметь возможность хранить ссылки в структурах, а пока мы исправим подобные ошибки, используя владеющие типы вроде String вместо ссылок &str$ cargo run Compiling structs v0.1.0 (file:///projects/structs) error[E0106]: missing lifetime specifier --> src/main.rs:3:15 | 3 | username: &str, | ^ expected named lifetime parameter | help: consider introducing a named lifetime parameter | 1 struct User<'a> { 2 | active: bool, 3 username: &'a str, | error[E0106]: missing lifetime specifier --> src/main.rs:4:12 | 4 | email: &str, | ^ expected named lifetime parameter | help: consider introducing a named lifetime parameter | 1 struct User<'a> { 2 | active: bool, 3 | username: &str, 4 email: &'a str, | For more information about this error, try `rustc --explain E0106`. error: could not compile `structs` due to 2 previous errors Пример использования структурЧтобы понять, когда нам может понадобиться использование структур, давайте напишем программу, которая вычисляет площадь прямоугольника. Мы начнём с использования одиночных переменных, а затем будем улучшать программу до использования структур.Давайте создадим новый проект программы при помощи Cargo и назовём его rectangles.Наша программа будет получать на вход длину и ширину прямоугольника в пикселях и затем рассчитывать площадь прямоугольника. Листинг 5-8 показывает один из коротких вариантов кода, который позволит нам сделать именно то, что надо, в файле проектаsrc/main.rs.Файл: src/main.rsЛистинг 5-8: вычисление площади прямоугольника, заданного отдельными переменными ширины ивысотыТеперь запустим программу, используя cargo run:Этот код успешно вычисляет площадь прямоугольника, вызывая функцию area скаждым измерением, но мы можем улучшить его ясность и читабельность.Проблема данного метода очевидна из сигнатуры area:Функция area должна вычислять площадь одного прямоугольника, но функция, которую мы написали, имеет два параметра, и нигде в нашей программе не ясно, что эти параметры взаимосвязаны. Было бы более читабельным и управляемым сгруппировать fn main() { let width1 = 30; let height1 = 50; println!( "The area of the rectangle is {} square pixels.", area(width1, height1) ); } fn area(width: u32, height: u32) -> u32 { width * height } $ cargo run Compiling rectangles v0.1.0 (file:///projects/rectangles) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.42s Running `target/debug/rectangles` The area of the rectangle is 1500 square pixels. fn area(width: u32, height: u32) -> u32 { ширину и высоту вместе. В разделе «Кортежи» главы 3 мы уже обсуждали один из способов сделать это — использовать кортежи.Рефакторинг при помощи кортежейЛистинг 5-9 — это другая версия программы, использующая кортежи.Файл: src/main.rsЛистинг 5-9: определение ширины и высоты прямоугольника с помощью кортежаС одной стороны, эта программа лучше. Кортежи позволяют добавить немного структуры, и теперь мы передаём только один аргумент. Но с другой стороны, эта версия менее понятна: кортежи не называют свои элементы, поэтому нам приходится индексировать части кортежа, что делает наше вычисление менее очевидным.Если мы перепутаем местами ширину с высотой при расчёте площади, то это не имеет значения. Но если мы хотим нарисовать прямоугольник на экране, то это уже будет важно! Мы должны помнить, что ширина width находится в кортеже с индексом 0, а высота height — с индексом 1. Если кто-то другой поработал бы с кодом, ему бы пришлось разобраться в этом и также помнить про порядок. Легко забыть и перепутать эти значения — и это вызовет ошибки, потому что данный код не передаёт наши намерения.Рефакторинг при помощи структур: добавим больше смыслаМы используем структуры, чтобы добавить смысл данным при помощи назначения им осмысленных имён . Мы можем переделать используемый кортеж в структуру с единым именем для сущности и частными названиями её частей, как показано в листинге 5-10.Файл: src/main.rs fn main() { let rect1 = (30, 50); println!( "The area of the rectangle is {} square pixels.", area(rect1) ); } fn area(dimensions: (u32, u32)) -> u32 { dimensions.0 * dimensions.1} Листинг 5-10: определение структуры RectangleЗдесь мы определили структуру и дали ей имя Rectangle. Внутри фигурных скобок определили поля как width и height, оба — типа u32. Затем в main создали конкретный экземпляр Rectangle с шириной в 30 и высотой в 50 единиц.Наша функция area теперь определена с одним параметром, названным rectangle, чей тип является неизменяемым заимствованием структуры Rectangle. Как упоминалось в главе 4, необходимо заимствовать структуру, а не передавать её во владение. Таким образом функция main сохраняет rect1 в собственности и может использовать еёдальше. По этой причине мы и используем & в сигнатуре и в месте вызова функции.Функция area получает доступ к полям width и height экземпляра Rectangle (обратите внимание, что доступ к полям заимствованного экземпляра структуры не приводит к перемещению значений полей, поэтому вы часто видите заимствования структур). Наша сигнатура функции для area теперь говорит именно то, что мы имеем в виду: вычислить площадь Rectangle, используя его поля width и height. Это означает, что ширина и высота связаны друг с другом, и даёт описательные имена значениям, а не использует значения индекса кортежа 0 и 1. Это торжество ясности.Добавление полезной функциональности при помощи выводимых1 ... 6 7 8 9 10 11 12 13 ... 62

help: use `impl Fn(i32) -> i32` as the return type, as all return paths are of type `[closure@src/lib.rs:2:5: 2:14]`, which implements `Fn(i32) -> i32` | 1 | fn returns_closure() -> impl Fn(i32) -> i32 { |

Листинг 8-22: Показывает, что ключи и значения находятся во владении HashMap, как только они были
вставлены
Мы не можем использовать переменные field_name и field_value после того, как их значения были перемещены в HashMap вызовом метода insert
Если мы вставим в HashMap ссылки на значения, то они не будут перемещены в
HashMap. Значения, на которые указывают ссылки, должны быть действительными хотя бы до тех пор, пока хеш-карта действительна. Мы поговорим подробнее об этих вопросах в разделе "Валидация ссылок при помощи времён жизни"
главы 10.
Обновление данных в HashMap
Хотя количество ключей и значений может увеличиваться в HashMap, каждый ключ может иметь только одно значение, связанное с ним в один момент времени (обратное утверждение неверно: команды "Blue" и "Yellow" могут хранить в хеш-карте scores одинаковое количество очков, например 10).
Когда вы хотите изменить данные в хеш-карте, необходимо решить, как обрабатывать случай, когда ключ уже имеет назначенное значение. Можно заменить старое значение новым, полностью игнорируя старое. Можно сохранить старое значение и игнорировать новое, или добавлять новое значение, если только ключ ещё не имел значения. Или можно было бы объединить старое значение и новое значение. Давайте посмотрим, как сделать каждый из вариантов!
Перезапись старых значений
Если мы вставим ключ и значение в HashMap, а затем вставим тот же ключ с новым значением, то старое значение связанное с этим ключом, будет заменено на новое. Даже несмотря на то, что код в листинге 8-23 вызывает insert дважды, хеш-карта будет содержать только одну пару ключ/значение, потому что мы вставляем значения для одного и того же ключа - ключа команды "Blue".
use std::collections::HashMap; let field_name =
String
::from(
"Favorite color"
); let field_value =
String
::from(
"Blue"
); let mut map = HashMap::new(); map.insert(field_name, field_value);
// field_name and field_value are invalid at this point, try using them and
// see what compiler error you get!

Листинг 8-23: Замена значения, хранимого в конкретном ключе
Код напечатает
{"Blue": 25}
. Начальное значение
10
было перезаписано.
Вставка значения только в том случае, когда ключ не имеет значения
Обычно проверяют, существует ли конкретный ключ в хеш-карте со значением, а затем предпринимаются следующие действия: если ключ существует в хеш-карте,
существующее значение должно оставаться таким, какое оно есть. Если ключ не существует, то вставляют его и значение для него.
Хеш-карты имеют для этого специальный API, называемый entry
, который принимает ключ для проверки в качестве входного параметра. Возвращаемое значение метода entry
- это перечисление
Entry
, с двумя вариантами: первый представляет значение,
которое может существовать, а второй говорит о том, что значение отсутствует.
Допустим, мы хотим проверить, имеется ли ключ и связанное с ним значение для команды "Yellow". Если хеш-карта не имеет значения для такого ключа, то мы хотим вставить значение 50. То же самое мы хотим проделать и для команды "Blue".
Используем API entry в коде листинга 8-24.
Листинг 8-24: Использование метода
entry
для вставки значения только в том случае, когда ключ не имеет
значения
Метод or_insert определён в
Entry так, чтобы возвращать изменяемую ссылку на соответствующее значение ключа внутри варианта перечисления
Entry
, когда этот ключ существует, а если его нет, то вставлять параметр в качестве нового значения этого ключа и возвращать изменяемую ссылку на новое значение. Эта техника намного чище,
чем самостоятельное написание логики и, кроме того, она более безопасна и согласуется с правилами заимствования.
use std::collections::HashMap; let mut scores = HashMap::new(); scores.insert(
String
::from(
"Blue"
),
10
); scores.insert(
String
::from(
"Blue"
),
25
); println!
(
"{:?}"
, scores); use std::collections::HashMap; let mut scores = HashMap::new(); scores.insert(
String
::from(
"Blue"
),
10
); scores.entry(
String
::from(
"Yellow"
)).or_insert(
50
); scores.entry(
String
::from(
"Blue"
)).or_insert(
50
); println!
(
"{:?}"
, scores);

При выполнении кода листинга 8-24 будет напечатано
{"Yellow": 50, "Blue": 10}
Первый вызов метода entry вставит ключ для команды "Yellow" со значением 50, потому что для жёлтой команды ещё не имеется значения в HashMap. Второй вызов entry не изменит хеш-карту, потому что для ключа команды "Blue" уже имеется значение 10.
Создание нового значения на основе старого значения
Другим распространённым вариантом использования хеш-карт является поиск значения по ключу, а затем обновление этого значения на основе старого значения. Например, в листинге 8-25 показан код, который подсчитывает, сколько раз определённое слово встречается в некотором тексте. Мы используем HashMap со словами в качестве ключей и увеличиваем соответствующее слову значение, чтобы отслеживать, сколько раз мы встретили это слово. Если мы впервые встретили слово, то сначала вставляем значение
0.
Листинг 8-25: Подсчёт количества вхождений слов с использованием хеш-карты, которая хранит слова и
счётчики
Этот код напечатает
{"world": 2, "hello": 1, "wonderful": 1}
. Если вы увидите, что пары ключ/значение печатаются в другом порядке, то вспомните, что мы писали в секции "Доступ к данным в HashMap"
, что итерация по хеш-карте происходит в произвольном порядке.
Метод split_whitespace возвращает итератор по срезам строки, разделённых пробелам,
для строки text
. Метод or_insert возвращает изменяемую ссылку (
&mut V
) на значение ключа. Мы сохраняем изменяемую ссылку в переменной count
, для этого,
чтобы присвоить переменной значение, необходимо произвести разыменование с помощью звёздочки (*). Изменяемая ссылка удаляется сразу же после выхода из области видимости цикла for
, поэтому все эти изменения безопасны и согласуются с правилами заимствования.
Функция хеширования
use std::collections::HashMap; let text =
"hello world wonderful world"
; let mut map = HashMap::new(); for word in text.split_whitespace() { let count = map.entry(word).or_insert(
0
);
*count +=
1
;
} println!
(
"{:?}"
, map);

По умолчанию
HashMap использует функцию хеширования SipHash, которая может противостоять атакам класса отказ в обслуживании, Denial of Service (DoS) с использованием хэш-таблиц
^siphash
. Это не самый быстрый из возможных алгоритмов хеширования, в данном случае производительность идёт на компромисс с обеспечением лучшей безопасности. Если после профилирования вашего кода окажется, что хеш- функция, используемая по умолчанию, очень медленная, вы можете заменить её
используя другой hasher. Hasher - это тип, реализующий трейт
BuildHasher
. Подробнее о типажах мы поговорим в Главе 10. Вам совсем не обязательно реализовывать свою собственную функцию хеширования; crates.io имеет достаточное количество библиотек,
предоставляющих разные реализации hasher с множеством общих алгоритмов хеширования.
Итоги
Векторы, строки и хеш-карты предоставят большое количество функционала для программ, когда необходимо сохранять, получать доступ и модифицировать данные.
Теперь вы готовы решить следующие учебные задания:
Есть список целых чисел. Создайте функцию, используйте вектор и верните из списка: среднее значение; медиану (значение элемента из середины списка после его сортировки); моду списка (mode of list, то значение которое встречается в списке наибольшее количество раз; HashMap будет полезна в данном случае).
Преобразуйте строку в кодировку "поросячьей латыни" (Pig Latin), где первая согласная каждого слова перемещается в конец и к ней добавляется окончание "ay".
Например "ﬁrst" в поросячьей латыни станет "irst-fay". Если слово начинается на гласную, то в конец слова добавляется суффикс "hay" ("apple" становится "apple- hay"). Помните о деталях работы с кодировкой UTF-8!
Используя хеш-карту и векторы, создайте текстовый интерфейс позволяющий пользователю добавлять имена сотрудников к названию отдела компании.
Например, "Add Sally to Engineering" или "Add Amir to Sales". Затем позвольте пользователю получить список всех людей из отдела или всех людей в компании отсортированным в алфавитном порядке по отделам.
Документация API стандартной библиотеки описывает методы у векторов, строк и
HashMap. Рекомендуем воспользоваться ей при решении упражнений.
Потихоньку мы переходим к более сложным программам, в которых операции могут потерпеть неудачу. Наступило идеальное время для обсуждения обработки ошибок.

Обработка ошибок
Возникновение ошибок в ходе выполнения программ - это суровая реальность в жизни программного обеспечения, поэтому Rust имеет ряд функций для обработки ситуаций в которых что-то идёт не так. Во многих случаях Rust требует, чтобы вы признали возможность ошибки и предприняли некоторые действия, прежде чем ваш код будет скомпилирован. Это требование делает вашу программу более надёжной, гарантируя,
что вы обнаружите ошибки и обработаете их надлежащим образом, прежде чем развернёте свой код в производственной среде!
В Rust ошибки группируются на две основные категории исправимые (recoverable) и
неисправимые (unrecoverable). В случае исправимой ошибки, такой как файл не найден,
мы, скорее всего, просто хотим сообщить о проблеме пользователю и повторить операцию. Неисправимые ошибки всегда являются симптомами дефектов в коде,
например, попытка доступа к ячейке за пределами границ массива, и поэтому мы хотим немедленно остановить программу.
Большинство языков не различают эти два вида ошибок и обрабатывают оба вида одинаково, используя такие механизмы, как исключения. В Rust нет исключений. Вместо этого он имеет тип
Result
для обрабатываемых (исправимых) ошибок и макрос panic!
, который останавливает выполнение, когда программа встречает необрабатываемую (неисправимую) ошибку. Сначала эта глава расскажет про вызов panic!
, а потом расскажет о возврате значений
Result
. Кроме того, мы рассмотрим, что нужно учитывать при принятии решения о том, следует ли попытаться исправить ошибку или остановить выполнение.

Неустранимые ошибки с макросом panic!
Иногда в коде происходят плохие вещи, и вы ничего не можете с этим поделать. В этих случаях у Rust есть макрос panic! На практике существует два способа вызвать панику:
путём выполнения действия, которое вызывает панику в нашем коде (например,
обращение к массиву за пределами его размера) или путём явного вызова макроса panic!
. В обоих случаях мы вызываем панику в нашей программе. По умолчанию паника выводит сообщение об ошибке, раскручивает и очищает стек вызовов, и завершают работу. С помощью переменной окружения вы также можете заставить Rust отображать стек вызовов при возникновении паники, чтобы было легче отследить источник паники.
Раскручивать стек или прерывать выполнение программы в ответ
на панику?
По умолчанию, когда происходит паника, программа начинает процесс раскрутки
стека, означающий в Rust проход обратно по стеку вызовов и очистку данных для каждой обнаруженной функции. Тем не менее, этот обратный проход по стеку и очистка генерируют много работы. Rust как альтернативу предоставляет вам возможность немедленного прерывания (aborting), которое завершает работу программы без очистки.
Память, которую использовала программа, должна быть очищена операционной системой. Если в вашем проекте нужно насколько это возможно сделать маленьким исполняемый файл, вы можете переключиться с варианта раскрутки стека на вариант прерывания при панике, добавьте panic = 'abort'
в раздел [proﬁle]
вашего
Cargo.toml файла. Например, если вы хотите прервать панику в режиме релиза, добавьте это:
Давайте попробуем вызвать panic!
в простой программе:
Файл: src/main.rs
При запуске программы, вы увидите что-то вроде этого:
[profile.release]
panic =
'abort'
fn main
() { panic!
(
"crash and burn"
);
}

Выполнение макроса panic!
вызывает сообщение об ошибке, содержащееся в двух последних строках. Первая строка показывает сообщение паники и место в исходном коде, где возникла паника: src/main.rs: 2:5 указывает, что это вторая строка, пятый символ внутри нашего файла src/main.rs
В этом случае указанная строка является частью нашего кода, и если мы перейдём к этой строке, мы увидим вызов макроса panic!
. В других случаях вызов panic!
мог бы произойти в стороннем коде, который вызывает наш код, тогда имя файла и номер строки для сообщения об ошибке будет из чужого кода, где макрос panic!
выполнен, а не из строк нашего кода, которые в конечном итоге привели к выполнению panic!
. Мы можем использовать обратную трассировку вызовов функций которые вызвали panic!
чтобы выяснить, какая часть нашего кода вызывает проблему. Мы обсудим обратную трассировку более подробно далее.
Использование обратной трассировки panic!
Давайте посмотрим на другой пример, где, вызов panic!
происходит в сторонней библиотеке из-за ошибки в нашем коде (а не как в примере ранее, из-за вызова макроса нашим кодом напрямую). В листинге 9-1 приведён код, который пытается получить доступ по индексу в векторе за пределами допустимого диапазона значений индекса.
Файл: src/main.rs
Листинг 9-1: Попытка доступа к элементу за пределами вектора, которая вызовет
panic!
Здесь мы пытаемся получить доступ к 100-му элементу вектора (который находится по индексу 99, потому что индексирование начинается с нуля), но вектор имеет только 3
элемента. В этой ситуации, Rust будет вызывать панику. Использование
[]
должно возвращать элемент, но вы передаёте неверный индекс: не существует элемента,
который Rust мог бы вернуть.
В языке C, например, попытка прочесть за пределами конца структуры данных (в нашем случае векторе) приведёт к неопределённому поведению, undeﬁned behavior, UB. Вы всё
$
cargo run
Compiling panic v0.1.0 (file:///projects/panic)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.25s
Running `target/debug/panic` thread 'main' panicked at 'crash and burn', src/main.rs:2:5 note: run with `RUST_BACKTRACE=1` environment variable to display a backtrace fn main
() { let v = vec!
[
1
,
2
,
3
]; v[
99
];
}

равно получите значение, которое находится в том месте памяти компьютера, которое соответствовало бы этому элементу в векторе, несмотря на то, что память по тому адресу совсем не принадлежит вектору (всё просто: C рассчитал бы место хранения элемента с индексом 99 и считал бы то, что там хранится, упс). Это называется чтением за пределом
буфера, buﬀer overread, и может привести к уязвимостям безопасности. Если злоумышленник может манипулировать индексом таким образом, то у него появляется возможность читать данные, которые он не должен иметь возможности читать.
Чтобы защитить вашу программу от такого рода уязвимостей при попытке прочитать элемент с индексом, которого не существует, Rust остановит выполнение и откажется продолжить работу программы. Давайте попробуем так сделать и посмотрим на поведение Rust:
Следующая строка говорит, что мы можем установить переменную среды
RUST_BACKTRACE
, чтобы получить обратную трассировку того, что именно стало причиной ошибки. Обратная трассировка создаёт список всех функций, которые были вызваны до какой-то определённой точки выполнения программы. Обратная трассировка в Rust работает так же, как и в других языках. По этому предлагаем вам читать данные обратной трассировки как и везде - читать сверху вниз, пока не увидите информацию о файлах написанных вами. Это место, где возникла проблема. Другие строки, которые выше над строками с упоминанием наших файлов, - это код, который вызывается нашим кодом; строки ниже являются кодом, который вызывает наш код. Эти строки могут включать основной код Rust, код стандартной библиотеки или используемые крейты. Давайте попробуем получить обратную трассировку с помощью установки переменной среды
RUST_BACKTRACE
в любое значение, кроме 0. Листинг 9-2
показывает вывод, подобный тому, что вы увидите.
$
cargo run
Compiling panic v0.1.0 (file:///projects/panic)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.27s
Running `target/debug/panic` thread 'main' panicked at 'index out of bounds: the len is 3 but the index is 99', src/main.rs:4:5 note: run with `RUST_BACKTRACE=1` environment variable to display a backtrace

Листинг 9-2: Обратная трассировка, сгенерированная вызовом
panic!
, когда установлена переменная
окружения
RUST_BACKTRACE
Тут много вывода! Вывод, который вы увидите, может отличаться от представленного, в зависимости от вашей операционной системы и версии Rust. Для того, чтобы получить обратную трассировку с этой информацией, должны быть включены символы отладки,
debug symbols. Символы отладки включены по умолчанию при использовании cargo build или cargo run без флага
--release
, как у нас в примере.
В выводе обратной трассировки листинга 9-2, строка #6 указывает на строку в нашем проекте, которая вызывала проблему: строка 4 из файла src/main.rs. Если мы не хотим,
чтобы наша программа запаниковала, мы должны начать исследование с места, на которое указывает первая строка с упоминанием нашего файла. В листинге 9-1, где мы для демонстрации обратной трассировки сознательно написали код, который паникует,
способ исправления паники состоит в том, чтобы не запрашивать элемент за пределами диапазона значений индексов вектора. Когда ваш код запаникует в будущем, вам нужно будет выяснить, какое выполняющееся кодом действие, с какими значениями вызывает панику и что этот код должен делать вместо этого.
$
RUST_BACKTRACE=1 cargo run thread 'main' panicked at 'index out of bounds: the len is 3 but the index is 99', src/main.rs:4:5 stack backtrace:
0: rust_begin_unwind at
/rustc/7eac88abb2e57e752f3302f02be5f3ce3d7adfb4/library/std/src/panicking.rs:483 1: core::panicking::panic_fmt at
/rustc/7eac88abb2e57e752f3302f02be5f3ce3d7adfb4/library/core/src/panicking.rs:85 2: core::panicking::panic_bounds_check at
/rustc/7eac88abb2e57e752f3302f02be5f3ce3d7adfb4/library/core/src/panicking.rs:62 3: >::index at
/rustc/7eac88abb2e57e752f3302f02be5f3ce3d7adfb4/library/core/src/slice/index.rs:255 4: core::slice::index:: for [T]>::index at
/rustc/7eac88abb2e57e752f3302f02be5f3ce3d7adfb4/library/core/src/slice/index.rs:15 5: <:vec::vec> as core::ops::index::Index>::index at
/rustc/7eac88abb2e57e752f3302f02be5f3ce3d7adfb4/library/alloc/src/vec.rs:1982 6: panic::main at ./src/main.rs:4 7: core::ops::function::FnOnce::call_once at
/rustc/7eac88abb2e57e752f3302f02be5f3ce3d7adfb4/library/core/src/ops/function.rs:227
note: Some details are omitted, run with `RUST_BACKTRACE=full` for a verbose backtrace.

Мы вернёмся к обсуждению макроса panic!
, и того когда нам следует и не следует использовать panic!
для обработки ошибок в разделе "
panic!
или НЕ panic!
"
этой главы. Далее мы рассмотрим, как восстановить выполнение программы после исправляемых ошибок, использующих тип
Result

1 ... 15 16 17 18 19 20 21 22 ... 62

Смотрите также файлы

Выполнение практических заданий по дисциплине административное право.docx

Лабораторная работа 1 Кобеидзе Николай Пример П1.docx

Рабочая программа по английскому языку.docx

Выбрать слово, в котором согласная буква s читается не так, как в остальных предложенных словах.docx

Задача 3 Общин положения.docx

Файл: Язык программирования Rust.pdf

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно