Rust Error Handling

Mobility Technologies Co., Ltd.
Rust Error Handling
2021/04/28 @MoT.rs
Shunsuke Nakamura
AI技術開発部

今日やること
2
- Rustのエラー表現 
- エラーによるフロー制御 
- よくあるエラー処理 
- エラー時の早期リターン 
- ライブラリを使用したエラー処理のベストプラクティス

Rustのエラー表現
3
■ Rust には Java や Python のような例外はなく、Result型でエラーを表現する
■ Result型は Result<{Ok の時の中身の型}, {Errの時の中身の型}> で定義する
■ 実体はただのEnum型

問題1
4
Rust playground にかかれているコードのコンパイルエラーを解消してください

解説1
5
Okの際には i32 を、Err の際には ZeroDivisionError を返しているため、
ここでは Result<i32, ZeroDivisionError> を返せば良い

エラーによるフロー制御
6
Result型に対して、OkとErrで処理を分けたい場合
Result型はenumなので簡単なパターンマッチングで処理を分岐させられる
※ enumのVariantによるフロー制御

問題2
7
ヒント
1. Result<T, E>はOk<T>とErr<E>のenum型です
2. enum & パターンマッチによるフロー制御はスライドの前ページを参照してください

解説2
8
Okの際は改めて中身を val として受けて表示し、
Errのときは _ で受けてエラーメッセージを出しています（eprintln! 等を使うとなお良い）
_ で受けると「この変数は使用しない」ということを意味します参考

よくあるエラー処理
9
■ 毎回パターンマッチを書くのは面倒。よくある処理はより短いメソッドを用意してくれている
■ unwrap: Okなら中身の値を取り出し、Errなら終了する。頻出
■ 問題点として、Errだと本当にpanic終了してしまうので、そこでコードが落ちる。
■ 本当に落として良いところでしか使ってはいけない
■ expect: Okなら中身の値を取り出し、Errならメッセージを付けて終了する
■ 問題点として、Errだと本当にpanic終了してしまうので、そこでコードが落ちる。
■ 本当に落として良いところでしか使ってはいけない
■ and_then: Okなら後段の処理を継続し、ErrならErrを伝播させていく
■ 例外処理を上段に任せて正常ケースだけ処理を進めていく時に便利

問題3
10
ヒント
Result型に用意されているメソッド一覧です
https://doc.rust-lang.org/std/result/enum.Result.html

解説3
11
答え
unwrap, expect, and_then をそれぞれで使います
and_thenの中では次に実行するfunctionを渡してあげる必要があるので、
closure形式で渡しています

早期リターンと?演算子
12
メソッドの中で使用している値がOkなら値を取り出して、Errなら早期returnする、というコードをよく書くこと
がある
下のようにパターンマッチを書いてもいいが、毎回これを書くのは面倒なので、
syntax sugarとして、?演算子が用意されている

問題4
13

解説4
14
? を使って Err 時に早期 returnさせます。
もちろん match を使って早期 return させてもいいですが、? のほうが短く済むし、見やすいです

複数のErrorを扱う
15
文字列 a, b を受け取って、i32型としてパースした後に割り算を行う関数を書いたとする
これは以下のコンパイルエラーとなる。

より正確な?演算子
16
?演算子は受け取ったErr<E1>と、returnすべきErr<E2>が異なる時（E1 != E2のとき）、
型通りにreturnできるよう、E1をE2に型変換しようとしてくれる（同じ時は同じ型に変換する）
RustでのA → Bへの変換は、Bに対してFrom<A> trait が実装されていれば
- let a: A = From::from(B);
- let a = A::from(B);
のように行うことができる
つまり、?演算子はより正確には↓となる

17
文字列 a, b を受け取って、i32型としてパースした後に割り算を行う関数を書いたとする
これは以下のコンパイルエラーとなる。
ParseIntError -> &str への変換が実装されていない！

問題5
18
Rust playground From traitを実装してください

解説5
19
答え
From traitの実装はこのドキュメントに詳しいです。
impl From<変換元> for 変換先 … という実装をしておくと、
変換先::from(変換元) ができるようになります
余談ですが、この実装をすると自動で Into<変換先> for 変換元が実装されるので、
let a: 変換先 = 変換元.into() が実行できるようになります

問題6
20
Rust playground From traitを実装して早期returnしてください

解説6
21
答え
先程と同様にFrom traitを実装します
これのおかげで、早期returnの?演算子がFrom::from変換を呼び出すことができます

22
一つの関数から複数のエラー（Err<E1>, Err<E2>, ...）が返る可能性がある、ということはよくある
対策としては、
- MyErrorのようなenumを定義し、全てのE1, E1→ MyError への変換(From)を実装する
- 自分で定義したエラー型に、毎回変換を実装ていくのは面倒
- Result<T, Box<dyn Error>> を返す関数である、と定義する
- Box<dyn Error> は Error traitを実装した任意の型、を意味する
- 自分で定義したエラー型に、毎回Error traitを実装していくのは面倒
→ 最近の主流: Error周りをよしなにやってくれる便利ライブラリを使う
- anyhow: アプリケーション用と言われている
- thiserror: ライブラリ用と言われている

anyhow
23
アプリケーション用Errorライブラリ
- anyhow::Errorの提供
- Box<dyn Error> のようなものになっており、
std::error::Errorを実装しているものなら何でも渡せる
- Err(anyhow::anyhow!(“”)) だけで anyhow::Errorを生成してくれる
- anyhow::Resultを提供
- anyhow::Result<T> だけで Result<T, anyhow::Error> と同じ意味になる
- anyhow::Contextの提供
- 既存のErrorにメッセージを足すことができる

thiserror
24
ライブラリ用Errorライブラリ
- thiserror::Errorの提供
- 独自で定義したstructやenumに対して
thiserror::Errorをderiveさせるだけで、
std::error::Errorを実装させることができる
- anyhowと組み合わせることで
かなりコード量を削ることができる

問題7
25
Rust playground anyhow / thiserrorを使ってコードを修正してください

解説8
26
まずは、std::error::Errorを実装した任意の型を返せるように変更する
途中経過1
しかしこれは残念ながらコンパイルエラーになる。理由は自分で定義したMyErrorがstd::error::Errorを実
装していないから（このstructはDebugしか実装していない）
自分でstd::error::Errorを実装するのは面倒なので、thiserrorを呼び出し、deriveさせるだけで実装したこ
とにしてしまう
途中経過2
最後に、Result<i32, Box<dyn std::error::Error>> がやや長ったらしいので、これを略記できる
anyhowを使って完成
答え

参考ページ
27
■ Rust公式docs Error Handling
■ Rust by example Error Handling
■ Rustlings Error Handling
■ thiserror / anyhow の導入の流れ: Rust エラー処理2020

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