Rust Option

上个例子展示了如何主动地引入程序失败（program failure）。当公主收到蛇这件不合适的礼物时，我们就让程序 panic。但是，如果公主期待收到礼物，却没收到呢？这同样是一件糟糕的事情，所以我们要想办法来解决这个问题！

我们可以检查空字符串（""），就像处理蛇那样。但既然我们在用 Rust，不如让编译器辨别没有礼物的情况。

在标准库（std）中有个叫做 Option（option 中文意思是 “选项”）的枚举类型，用于有 “不存在” 的可能性的情况。它表现为以下两个 “option”（选项）中的一个：

Some(T)：找到一个属于 T 类型的元素
None：找不到相应元素

这些选项可以通过 match 显式地处理，或使用 unwrap 隐式地处理。隐式处理要么返回 Some 内部的元素，要么就 panic。

请注意，手动使用 expect 方法自定义 panic 信息是可能的，但相比显式处理，unwrap 的输出仍显得不太有意义。在下面例子中，显式处理将举出更受控制的结果，同时如果需要的话，仍然可以使程序 panic。

// 平民（commoner）们见多识广，收到什么礼物都能应对。
// 所有礼物都显式地使用 `match` 来处理。
fn give_commoner(gift: Option<&str>) {
    // 指出每种情况下的做法。
    match gift {
        Some("snake") => println!("Yuck! I'm throwing that snake in a fire."),
        Some(inner)   => println!("{}? How nice.", inner),
        None          => println!("No gift? Oh well."),
    }
}

// 养在深闺人未识的公主见到蛇就会 `panic`（恐慌）。
// 这里所有的礼物都使用 `unwrap` 隐式地处理。
fn give_princess(gift: Option<&str>) {
    // `unwrap` 在接收到 `None` 时将返回 `panic`。
    let inside = gift.unwrap();
    if inside == "snake" { panic!("AAAaaaaa!!!!"); }

    println!("I love {}s!!!!!", inside);
}

fn main() {
    let food  = Some("chicken");
    let snake = Some("snake");
    let void  = None;

    give_commoner(food);
    give_commoner(snake);
    give_commoner(void);

    let bird = Some("robin");
    let nothing = None;

    give_princess(bird);
    give_princess(nothing);
}

使用?解开 Option

你可以使用 match 语句来解开 Option，但使用 ? 运算符通常会更容易。如果 x 是 Option，那么若 x 是 Some ，对 x?表达式求值将返回底层值，否则无论函数是否正在执行都将终止且返回 None。

fn next_birthday(current_age: Option<u8>) -> Option<String> {
    // 如果 `current_age` 是 `None`，这将返回 `None`。
    // 如果 `current_age` 是 `Some`，内部的 `u8` 将赋值给 `next_age`。
    let next_age: u8 = current_age?;
    Some(format!("Next year I will be {}", next_age))
}

你可以将多个 ? 链接在一起，以使代码更具可读性。

struct Person {
    job: Option<Job>,
}

#[derive(Clone, Copy)]
struct Job {
    phone_number: Option<PhoneNumber>,
}

#[derive(Clone, Copy)]
struct PhoneNumber {
    area_code: Option<u8>,
    number: u32,
}

impl Person {

    // 获取此人的工作电话号码的区号（如果存在的话）。
    fn work_phone_area_code(&self) -> Option<u8> {
        // 没有`？`运算符的话，这将需要很多的嵌套的 `match` 语句。
        // 这将需要更多代码——尝试自己编写一下，看看哪个更容易。
        self.job?.phone_number?.area_code
    }
}

fn main() {
    let p = Person {
        job: Some(Job {
            phone_number: Some(PhoneNumber {
                area_code: Some(61),
                number: 439222222,
            }),
        }),
    };

    assert_eq!(p.work_phone_area_code(), Some(61));
}

组合算子：map

match 是处理 Option 的一个可用的方法，但你会发现大量使用它会很繁琐，特别是当操作只对一种输入是有效的时。这时，可以使用组合算子（combinator），以模块化的风格来管理控制流。

Option 有一个内置方法 map()，这个组合算子可用于 Some -> Some 和 None -> None 这样的简单映射。多个不同的 map() 调用可以串起来，这样更加灵活。

在下面例子中，process() 轻松取代了前面的所有函数，且更加紧凑。

#![allow(dead_code)]

#[derive(Debug)] enum Food { Apple, Carrot, Potato }

#[derive(Debug)] struct Peeled(Food);
#[derive(Debug)] struct Chopped(Food);
#[derive(Debug)] struct Cooked(Food);

// 削皮。如果没有食物，就返回 `None`。否则返回削好皮的食物。
fn peel(food: Option<Food>) -> Option<Peeled> {
    match food {
        Some(food) => Some(Peeled(food)),
        None       => None,
    }
}

// 切食物。如果没有食物，就返回 `None`。否则返回切好的食物。
fn chop(peeled: Option<Peeled>) -> Option<Chopped> {
    match peeled {
        Some(Peeled(food)) => Some(Chopped(food)),
        None               => None,
    }
}

// 烹饪食物。这里，我们使用 `map()` 来替代 `match` 以处理各种情况。
fn cook(chopped: Option<Chopped>) -> Option<Cooked> {
    chopped.map(|Chopped(food)| Cooked(food))
}

// 这个函数会完成削皮切块烹饪一条龙。我们把 `map()` 串起来，以简化代码。
fn process(food: Option<Food>) -> Option<Cooked> {
    food.map(|f| Peeled(f))
        .map(|Peeled(f)| Chopped(f))
        .map(|Chopped(f)| Cooked(f))
}

// 在尝试吃食物之前确认食物是否存在是非常重要的！
fn eat(food: Option<Cooked>) {
    match food {
        Some(food) => println!("Mmm. I love {:?}", food),
        None       => println!("Oh no! It wasn't edible."),
    }
}

fn main() {
    let apple = Some(Food::Apple);
    let carrot = Some(Food::Carrot);
    let potato = None;

    let cooked_apple = cook(chop(peel(apple)));
    let cooked_carrot = cook(chop(peel(carrot)));

    // 现在让我们试试看起来更简单的 `process()`。
    let cooked_potato = process(potato);

    eat(cooked_apple);
    eat(cooked_carrot);
    eat(cooked_potato);
}

组合算子：and_then

map() 以链式调用的方式来简化 match 语句。然而，如果以返回类型是 Option 的函数作为 map() 的参数，会导致出现嵌套形式 Option<Option>。这样多层串联调用就会变得混乱。所以有必要引入 and_then()，在某些语言中它叫做 flatmap。

and_then() 使用被 Option 包裹的值来调用其输入函数并返回结果。如果 Option 是 None，那么它返回 None。

在下面例子中，cookable_v2() 会产生一个 Option。如果在这里使用 map() 而不是 and_then() 将会得到 Option<Option>，这对 eat() 来说是一个无效类型。

#![allow(dead_code)]

#[derive(Debug)] enum Food { CordonBleu, Steak, Sushi }
#[derive(Debug)] enum Day { Monday, Tuesday, Wednesday }

// 我们没有制作寿司所需的原材料（ingredient）（有其他的原材料）。
fn have_ingredients(food: Food) -> Option<Food> {
    match food {
        Food::Sushi => None,
        _           => Some(food),
    }
}

// 我们拥有全部食物的食谱，除了法国蓝带猪排（Cordon Bleu）的。
fn have_recipe(food: Food) -> Option<Food> {
    match food {
        Food::CordonBleu => None,
        _                => Some(food),
    }
}


// 要做一份好菜，我们需要原材料和食谱。
// 我们可以借助一系列 `match` 来表达这个逻辑：
fn cookable_v1(food: Food) -> Option<Food> {
    match have_ingredients(food) {
        None       => None,
        Some(food) => match have_recipe(food) {
            None       => None,
            Some(food) => Some(food),
        },
    }
}

// 也可以使用 `and_then()` 把上面的逻辑改写得更紧凑：
fn cookable_v2(food: Food) -> Option<Food> {
    have_ingredients(food).and_then(have_recipe)
}

fn eat(food: Food, day: Day) {
    match cookable_v2(food) {
        Some(food) => println!("Yay! On {:?} we get to eat {:?}.", day, food),
        None       => println!("Oh no. We don't get to eat on {:?}?", day),
    }
}

fn main() {
    let (cordon_bleu, steak, sushi) = (Food::CordonBleu, Food::Steak, Food::Sushi);

    eat(cordon_bleu, Day::Monday);
    eat(steak, Day::Tuesday);
    eat(sushi, Day::Wednesday);
}

豆子笔记

Rust Option

使用?解开 Option

组合算子：map

组合算子：and_then