never type !

本集目標

認識 ! 型別——代表永遠不會產生值。

概念說明

永不回傳的函數

大部分函數執行完會回傳一個值。但有些函數永遠不會回傳：

fn forever() -> ! {
    loop {
        // 永遠跑下去
    }
}

fn main() {}

-> ! 表示這個函數不可能回傳。

哪些東西的型別是 !

• panic!("...") — 程式崩潰
• std::process::exit(0) — 程式結束
• loop {}（沒有 break）— 永遠跑下去
• return 表達式本身
• break 表達式本身
• continue 表達式本身

! 可以被強制轉換成任何型別

這是 ! 最實用的特性。因為一個永遠不會產生值的表達式，放在任何需要值的地方都不會矛盾——反正它不會真的產生值。

你其實一直在用這個特性：

fn main() {
    let option = Some(1);
    let x: i32 = match option {
        Some(v) => v,
        None => panic!("不該是 None"),
    };
}

match 的每個分支必須回傳同一個型別。Some(v) => v 回傳 i32，None => panic!(...) 回傳 !。因為 ! 可以轉成任何型別，所以被當成 i32，match 的型別一致。

return、break 和 continue 也一樣：

fn main() {
    let x: i32 = match option {
        Some(v) => v,
        None => return, // return 的型別是 !
    };
}

fn main() {
    for item in list {
        let value: i32 = match item.parse::<i32>() {
            Ok(n) => n,
            Err(_) => continue, // continue 的型別是 !
        };
        println!("{}", value);
    }
}

範例程式碼

fn exit_with_error(msg: &str) -> ! {
    eprintln!("錯誤：{}", msg);
    std::process::exit(1);
}

fn parse_or_exit(input: &str) -> i32 {
    match input.parse::<i32>() {
        Ok(n) => n,
        Err(_) => exit_with_error("請輸入有效的數字"), // ! 被當成 i32
    }
}

fn main() {
    let value = parse_or_exit("42");
    println!("解析成功：{}", value);

    // let bad = parse_or_exit("abc"); // 這會呼叫 exit_with_error，程式直接結束
}

重點整理

• ! 是 never type，代表永遠不會產生值
• -> ! 的函數永遠不會回傳
• panic!、process::exit、return、break、continue 的型別都是 !
• ! 可以被強制轉換成任何型別——match 裡一條路線回傳值一條路線 panic 就是靠這個

恭喜你完成了進階語言功能這一章！🎉 這一章涵蓋了 Rust 的進階語言功能——從 dyn Trait、編譯期運算、型別轉換、attribute、巨集系統，到 unsafe、static、FFI、union 和 never type。這些功能大部分在日常開發中不會天天用到，但知道它們的存在，需要的時候就能派上用場。下一章我們將看看標準庫裡的更多實用工具。