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在Rust的错误处理生态系统中，从标准库的std::error::Error到anyhow、thiserror和snafu， 每个库都在用法和功能上进行了不同程度的改进和演变。 下面是对这些库的改进和设计的详细说明。

标准库的std::error::Error​

特点​

• 基础特性：定义了一个通用的错误trait，所有错误类型都可以实现这个trait。
• 手动实现：需要手动实现Display和Error trait，比较繁琐。

用法示例​

use std::fmt;

#[derive(Debug)]
struct MyError {
    details: String,
}

impl fmt::Display for MyError {
    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
        write!(f, "{}", self.details)
    }
}

impl std::error::Error for MyError {}

小结​

要使用Rust标准库的Error trait实现自定义错误，那么需要做到以下两点：

• 实现std::fmt::Display trait，以便将错误信息显示给用户。
• 实现std::error::Error trait，以便将错误信息传递给调用者。

anyhow​

该库提供了 anyhow::Error，一种基于特征对象(trait object)的错误类型， 用于在 Rust 应用程序中轻松地进行惯用错误处理。

改进​

• 简化错误处理：提供了一个基于trait对象的通用错误类型anyhow::Error，简化了错误的传播和处理。
• 上下文信息：可以为错误添加上下文信息，帮助调试。
• 自动回溯：自动捕获和打印回溯信息（在Rust 1.65及以上）。

用法示例​

use anyhow::{Context, Result};

fn read_file(path: &str) -> Result<String> {
    let content = std::fs::read_to_string(path)
        .with_context(|| format!("Failed to read file at path: {}", path))?;
    Ok(content)
}

小结​

anyhow库通过提供anyhow::Error类型，简化了Rust中的错误处理。 它提供了一种简单的方式来处理和传播错误，同时支持添加上下文信息和自动回溯信息。

• 在anyhow中，经常使用的就是anyhow::Result与anyhow::anyhow宏
• 可以使用?符号进行错误传播，同时可以解包未出错的值

thiserror​

这个库为标准库的 std::error::Error trait 提供了一个方便的派生宏。

改进​

• 派生宏：通过派生宏简化了自定义错误类型的定义。
• 自动实现：自动实现Display和Error trait，减少了手动编码的负担。
• 与其他错误类型集成：可以轻松地将其他错误类型转换为自定义错误类型。

用法示例​

use thiserror::Error;

#[derive(Error, Debug)]
pub enum MyError {
    #[error("IO error")]
    Io(#[from] std::io::Error),
    #[error("Parse error")]
    Parse(#[from] std::num::ParseIntError),
}

snafu​

SNAFU 是一个可以轻松生成错误并向底层错误添加信息的库， 特别是当相同的底层错误类型可能发生在不同的上下文中时。

改进​

• 错误类型生成：通过宏生成错误类型和相关的上下文信息。
• 上下文支持：更强大的上下文信息支持，提供了详细的错误信息。
• 源错误追踪：内置对源错误的追踪和显示。

用法示例​

use snafu::{Snafu, ResultExt};

#[derive(Debug, Snafu)]
enum MyError {
    #[snafu(display("Failed to open file {}: {}", filename, source))]
    OpenFile { filename: String, source: std::io::Error },
    #[snafu(display("Failed to parse integer: {}", source))]
    ParseInt { source: std::num::ParseIntError },
}

fn read_file(path: &str) -> Result<String, MyError> {
    let content = std::fs::read_to_string(path).context(OpenFile { filename: path.to_string() })?;
    Ok(content)
}

总结​

从Rust标准库的std::error::Error到anyhow、thiserror和snafu，经历了一系列的改进和设计：

• 从手动到自动：从标准库需要手动实现错误处理，到thiserror和snafu利用宏自动生成代码，减少了开发者的负担。
• 上下文信息：anyhow和snafu增强了对上下文信息的支持，使调试更加容易。
• 错误传播简化：anyhow通过统一的错误类型简化了错误传播，而snafu提供了强大的错误上下文支持。
• 回溯信息：anyhow自动捕获回溯信息，为调试提供了更多有用的信息。

这些改进和设计使得Rust的错误处理更加简洁、高效和易于维护。

参考​

• Rust 标准库
• anyhow
• thiserror
• snafu

anyhow库为Rust应用程序提供了一种基于trait对象的错误类型anyhow::Error，以便于进行简便和惯用的错误处理。

主要特性​

• 简化错误传播：通过使用?操作符，可以轻松地传播实现了std::error::Error trait的任何错误。
• 上下文添加：允许为错误添加上下文，帮助调试时理解错误发生的具体环节。这是通过Context trait和相关方法（如.context()和.with_context()）实现的。
• 错误下转型：支持将anyhow::Error下转型为具体的错误类型，以便进行更精确的错误处理或信息获取。
• 自动捕获回溯信息：在Rust版本≥1.65时，如果底层错误类型没有提供自己的回溯信息，anyhow会自动捕获并打印错误的回溯信息。通过环境变量可以控制回溯信息的显示。
• 与任何错误类型兼容：anyhow可以与任何实现了std::error::Error的错误类型一起工作，不需要特定的derive宏来实现相关trait。
• 宏支持：提供了几个宏来简化错误处理，例如anyhow!用于创建一个即时的错误消息，bail!用于提前返回一个错误，以及ensure!用于在条件不满足时返回错误。

使用场景​

• 函数返回类型：对于可能失败的函数，推荐使用Result<T, anyhow::Error>（或等价的anyhow::Result<T>）作为返回类型。
• 错误传播：在函数内部，使用?来简化错误的传播。
• 添加错误上下文：在可能导致调试困难的低级错误上添加上下文信息，以提供更多关于错误发生时上下文的信息。
• 处理特定错误：通过错误下转型来处理特定类型的错误。
• 自定义错误类型：虽然anyhow不直接提供derive宏，但可以与如thiserror库结合使用，来定义和实现自定义错误类型。
• 即时错误消息：通过anyhow!和bail!宏来快速创建和返回错误。

适用性​

由于其灵活性和简便性，anyhow库适用于大多数Rust应用程序中的错误处理。它特别适合那些需要简单、直接且灵活处理各种可能错误的应用程序。 对于需要在库中暴露具体错误类型的情况，可能需要结合使用如thiserror之类的库来提供更精细的错误定义和处理。