10 rust基础- Option类型

Rust 中的 Option<T> 类型学习

Option<T> 是 Rust 标准库中的一个枚举类型，表示一个值要么是 某个类型的值 (Some(T))，要么是 空 (None)。它用于处理可能不存在的值，而不是使用 null（Rust 没有 null）。
Option<T> 是 Rust 处理 可选值（nullable） 的标准方式，能够 强制程序员显式地处理值缺失的情况，避免 null 造成的空指针异常（NullPointerException）。

---

1. Option<T> 的定义

Option<T> 的定义如下：

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

• Some(T)：表示有值，内部存储类型为 T。
• None：表示没有值，相当于 null。

例子：使用 Option<T> 表示可能缺失的值

fn divide(a: f64, b: f64) -> Option<f64> {
    if b == 0.0 {
        None
    } else {
        Some(a / b)
    }
}

fn main() {
    let result1 = divide(10.0, 2.0);
    let result2 = divide(10.0, 0.0);

    println!("{:?}", result1); // Some(5.0)
    println!("{:?}", result2); // None
}

解析：

• 当 b != 0.0，返回 Some(结果)，表示计算成功。
• 当 b == 0.0，返回 None，表示除法失败。

---

2. 处理 Option<T> 的几种方式

Rust 强制 你在使用 Option<T> 之前，先显式地处理 None，有几种方式：

方法 1：使用 match 语句

fn print_division(a: f64, b: f64) {
    match divide(a, b) {
        Some(result) => println!("结果: {}", result),
        None => println!("无法除以零"),
    }
}

fn main() {
    print_division(10.0, 2.0);  // 输出: 结果: 5.0
    print_division(10.0, 0.0);  // 输出: 无法除以零
}

方法 2：使用 if let

fn main() {
    let result = divide(10.0, 2.0);

    if let Some(value) = result {
        println!("计算结果: {}", value);
    } else {
        println!("计算失败");
    }
}

方法 3：使用 unwrap 或 expect

• unwrap() 直接取出 Some(T) 的值，如果是 None，程序 panic（崩溃）：

fn main() {
    let value = Some(10);
    println!("{}", value.unwrap()); // 输出: 10

    let none_value: Option<i32> = None;
    println!("{}", none_value.unwrap()); // panic! 程序崩溃
}

• expect("错误信息") 在 None 时会给出更详细的错误信息：

fn main() {
    let value = None;
    println!("{}", value.expect("值不能为空！")); // panic! 并打印: "值不能为空！"
}

⚠️unwrap() 和 expect() 可能导致程序崩溃，应谨慎使用！

---

3. Option<T> 相关方法

（1）is_some() 和 is_none()

检查 Option 是否有值：

fn main() {
    let some_value = Some(42);
    let none_value: Option<i32> = None;

    println!("{}", some_value.is_some()); // true
    println!("{}", some_value.is_none()); // false

    println!("{}", none_value.is_some()); // false
    println!("{}", none_value.is_none()); // true
}

（2）unwrap_or(default)

提供默认值：

fn main() {
    let some_value = Some(42);
    let none_value: Option<i32> = None;

    println!("{}", some_value.unwrap_or(100)); // 42
    println!("{}", none_value.unwrap_or(100)); // 100
}

（3）unwrap_or_else(closure)

使用闭包计算默认值：

fn main() {
    let none_value: Option<i32> = None;

    let result = none_value.unwrap_or_else(|| {
        println!("计算默认值...");
        99
    });

    println!("{}", result); // 先打印"计算默认值..."，然后输出 99
}

（4）map()

对 Some 里面的值进行操作：

fn main() {
    let number = Some(10);
    let double = number.map(|x| x * 2);  // 如果是 Some，则执行 *2
    println!("{:?}", double); // Some(20)

    let none_value: Option<i32> = None;
    let result = none_value.map(|x| x * 2);
    println!("{:?}", result); // None
}

（5）and_then()

类似 map()，但适用于返回 Option<T> 的情况：

fn square(x: i32) -> Option<i32> {
    Some(x * x)
}

fn main() {
    let number = Some(4);
    let result = number.and_then(square);
    println!("{:?}", result); // Some(16)

    let none_value: Option<i32> = None;
    let result = none_value.and_then(square);
    println!("{:?}", result); // None
}

（6）filter()

如果值符合条件，则保留 Some(T)，否则变为 None：

fn main() {
    let number = Some(10);
    let even_number = number.filter(|x| x % 2 == 0);
    println!("{:?}", even_number); // Some(10)

    let odd_number = Some(11);
    let result = odd_number.filter(|x| x % 2 == 0);
    println!("{:?}", result); // None
}

---

4. Option<T> 与 Result<T, E> 的对比

特性	Option<T>	Result<T, E>
作用	表示 "有值/无值"	表示 "成功/失败"
成功状态	Some(T)	Ok(T)
失败状态	None	Err(E)
适用场景	值可能不存在，如 find()	可能出错的操作，如 parse()

例子：

fn get_number(value: &str) -> Result<i32, String> {
    value.parse::<i32>().map_err(|_| "解析失败".to_string())
}

相比 Option<T>，Result<T, E> 还能提供错误信息。

---

总结

• Option<T> 让 Rust 显式 处理可能缺失的值，避免 null 引发的问题。
• Some(T) 表示有值，None 表示无值。
• 处理 Option<T> 可以使用：
  • match、if let 进行解包。
  • unwrap()（⚠️ 可能 panic）、unwrap_or(default)、unwrap_or_else(closure) 提供默认值。
  • map()、and_then()、filter() 进行变换和过滤。
• Option<T> 适用于值可能缺失的情况，而 Result<T, E> 适用于可能失败的操作。

Rust 强制你处理 Option<T>，避免了 null 造成的运行时错误，提高代码安全性！ 🎯