Error trait

本集目標

學會自訂錯誤型別，以及用 Box<dyn Error> 統一處理不同種類的錯誤。

概念說明

回顧：Result 和 ?

第 5 章學了 Result<T, E> 和 ? 運算子。但當時錯誤型別都很單純——一個函數只會產生一種錯誤。實際的程式常常會碰到多種錯誤：讀檔案可能失敗（io::Error），解析數字也可能失敗（ParseIntError）。如果函數裡兩種都會發生，回傳的 Result 的 E 該填什麼？

Error trait

標準庫定義了 std::error::Error trait，所有錯誤型別的共同介面：

pub trait Error: std::fmt::Display + std::fmt::Debug {
    fn source(&self) -> Option<&(dyn Error + 'static)> { None }
}

fn main() {}

要實作 Error，你的型別必須先實作 Display 和 Debug。.source() 回傳造成這個錯誤的底層原因，預設是 None。

自訂錯誤型別

用一個 enum 把所有可能的錯誤包在一起：

use std::fmt;

#[derive(Debug)]
enum AppError {
    Io(std::io::Error),
    Parse(std::num::ParseIntError),
}

impl fmt::Display for AppError {
    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
        match self {
            AppError::Io(e) => write!(f, "輸入輸出錯誤：{}", e),
            AppError::Parse(e) => write!(f, "解析錯誤：{}", e),
        }
    }
}

impl std::error::Error for AppError {}

fn main() {}

第 5 章學了 ?，當時說它遇到 Err 就提前回傳。其實 ? 還多做了一件事：它會呼叫 From::from(e) 把錯誤轉換成函數回傳型別裡的 E。所以只要你幫底層錯誤實作了 From，? 就能自動轉換：

use std::fmt;

#[derive(Debug)]
enum AppError {
    Io(std::io::Error),
    Parse(std::num::ParseIntError),
}

impl fmt::Display for AppError {
    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
        match self {
            AppError::Io(e) => write!(f, "輸入輸出錯誤：{}", e),
            AppError::Parse(e) => write!(f, "解析錯誤：{}", e),
        }
    }
}

impl std::error::Error for AppError {}

impl From<std::io::Error> for AppError {
    fn from(e: std::io::Error) -> Self {
        AppError::Io(e)
    }
}

impl From<std::num::ParseIntError> for AppError {
    fn from(e: std::num::ParseIntError) -> Self {
        AppError::Parse(e)
    }
}

fn main() {}

現在同一個函數裡可以用 ? 處理兩種錯誤：

use std::fmt;

#[derive(Debug)]
enum AppError {
    Io(std::io::Error),
    Parse(std::num::ParseIntError),
}

impl fmt::Display for AppError {
    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
        match self {
            AppError::Io(e) => write!(f, "輸入輸出錯誤：{}", e),
            AppError::Parse(e) => write!(f, "解析錯誤：{}", e),
        }
    }
}

impl std::error::Error for AppError {}

impl From<std::io::Error> for AppError {
    fn from(e: std::io::Error) -> Self {
        AppError::Io(e)
    }
}

impl From<std::num::ParseIntError> for AppError {
    fn from(e: std::num::ParseIntError) -> Self {
        AppError::Parse(e)
    }
}

fn read_number(path: &str) -> Result<i32, AppError> {
    let content = std::fs::read_to_string(path)?; // io::Error → AppError
    let num = content.trim().parse::<i32>()?;     // ParseIntError → AppError
    Ok(num)
}

問題：每次都要寫這麼多？

自訂錯誤型別 + impl Display + impl Error + 每種 From… 很囉嗦。有沒有更簡單的方式？

Box<dyn Error>

如果你不需要精確區分錯誤種類，可以用 Box<dyn Error> 當通用錯誤型別：

use std::error::Error;

fn read_number(path: &str) -> Result<i32, Box<dyn Error>> {
    let content = std::fs::read_to_string(path)?;
    let num = content.trim().parse::<i32>()?;
    Ok(num)
}

fn main() {}

任何實作了 Error 的型別都能自動轉成 Box<dyn Error>，所以 ? 直接就能用，不需要手動寫 From。

缺點是呼叫者沒辦法用 match 精確處理不同的錯誤種類——它只知道「有個錯誤」，但不知道具體是哪種。

什麼時候用哪個

• 快速原型、腳本、main 函數：Box<dyn Error> 最省事
• 函式庫、需要讓呼叫者精確處理錯誤：自訂錯誤 enum + impl Error + impl From

下一集會介紹社群 crate 怎麼大幅簡化自訂錯誤型別的寫法。

範例程式碼

use std::error::Error;
use std::fs;

fn first_line_number(path: &str) -> Result<i32, Box<dyn Error>> {
    let content = fs::read_to_string(path)?;
    let first_line = content.lines().next().ok_or("檔案是空的")?;
    let num = first_line.trim().parse::<i32>()?;
    Ok(num)
}

fn main() {
    match first_line_number("number.txt") {
        Ok(n) => println!("讀到的數字：{}", n),
        Err(e) => println!("錯誤：{}", e),
    }
}

重點整理

• Error trait 要求 Display + Debug，是所有錯誤型別的共同介面
• 自訂錯誤：定義 enum → impl Display → impl Error → 為每種底層錯誤 impl From
• 有了 From，? 就能自動把底層錯誤轉成你的自訂錯誤
• Box<dyn Error>：通用錯誤型別，任何 Error 都能自動轉換，? 直接能用
• Box<dyn Error> 適合快速開發；自訂錯誤 enum 適合函式庫