使用 Rust Option 安全处理缺失值

简介

实际查询不一定总能找到对应的值。Rust 使用 Option<T> 表示这种可能性：Some(value) 表示值存在，None 表示值不存在。这样，缺失情况会成为类型的一部分，而不是用一个虚构的数字隐藏缺失状态，也不会因为缺失值而触发 panic。

你将完成一个小型库存报告程序。它需要处理找到库存和未找到库存的情况，区分已有但库存为零的记录与完全不存在的记录，并在只有值存在时才需要执行操作的场景中使用 if let。

在本步骤中，你将使用穷尽匹配处理可选查询结果，替换占位用的报告代码。

进入准备好的 Cargo 项目：

cd /home/labex/project/option-inventory

打开源文件：

nano src/main.rs

准备好的 find_stock 函数会返回 Option<u32>。现在可以先把尖括号理解为「可能包含 u32 的 Option」；稍后会学习如何使用带尖括号参数定义可复用类型。Some(12) 包含库存数量，而 None 完全不包含库存数量。

在准备好的查询代码末尾，_ => None 使用了通配模式 _。它表示「之前的匹配分支都没有匹配到的任意值」。通配符不会创建可用变量；它会有意忽略未匹配的值，并返回 None。

找到 report 函数中的占位 println!，将这一行替换为下面的匹配代码：

    match find_stock(code) {
        Some(count) => println!("{code}: {count} in stock"),
        None => println!("{code}: not found"),
    }

Some(count) 既可以识别存在的值，也会将其中的数字赋予局部名称 count。None 分支会明确处理缺失情况，因此该匹配覆盖了所有可能的 Option<u32> 值。

按 Ctrl+O 保存，按 Enter 确认，然后按 Ctrl+X 退出。运行程序前，先检查代码：

cargo check

看到 Finished，说明 Option 的两种情况都已覆盖。现在运行报告程序：

cargo run --quiet

你应该看到：

A1: 12 in stock
B2: 0 in stock
Z9: not found

最后一行来自 None；前两行来自 Some，其中包括 Some(0)。

在本步骤中，你将为已有但库存为零的记录设置单独的处理方式，而不是把零当成缺失。

Some(0) 和 None 表示不同的情况。Some(0) 表示查询找到了这条记录，但库存数量为零。None 表示该代码没有对应的记录。正因为存在这种区别，用 0 这样的占位值代替缺失状态并不安全。

再次打开源文件：

nano src/main.rs

在 report 函数的匹配代码中，将下面的分支添加到现有 Some(count) 分支的正上方：

        Some(0) => println!("{code}: out of stock"),

匹配分支会从上到下依次检查。更具体的 Some(0) 模式必须放在 Some(count) 之前，因为后者这个更宽泛的模式也能匹配零。

保存并退出，然后运行程序：

cargo run --quiet

现在的输出应为：

A1: 12 in stock
B2: out of stock
Z9: not found

现在，每一行分别表示一种不同状态：有库存、记录存在但库存为空，或记录缺失。

在本步骤中，你将使用 if let 完成一项只有查询成功时才需要执行的任务。

当每种情况都需要不同的处理方式时，穷尽匹配 match 最合适。if let PATTERN = VALUE 则适用于另一种常见情况：当模式匹配时执行一个代码块，否则不执行任何操作。它是一种简洁的条件模式写法。

打开源文件：

nano src/main.rs

在 main 函数正上方添加下面的函数：

fn highlight_available(code: &str) {
    if let Some(count) = find_stock(code) {
        println!("{code}: {count} available for promotion");
    }
}

该模式只有在值为 Some 时才会匹配成功，因此在花括号内可以使用 count。这里没有 else 代码块，因为此辅助函数有意不为 None 输出任何内容。

在 main 函数中，删除准备好的 highlight_available("C3"); 行开头的 //。保存并退出，然后检查并运行程序：

cargo check

cargo run --quiet

完整输出应为：

A1: 12 in stock
B2: out of stock
Z9: not found
C3: 5 available for promotion

第四行表明，if let 成功提取了 Some(5) 中的值，并且没有为缺失值凭空添加处理行为。

你已经匹配了 Some 和 None，保留了 Some(0) 与缺失状态之间的区别，并在只有存在值时才需要执行操作的场景中使用了 if let。