从生锈到打字

我是在2018年被介绍给铁锈的，从那以后就一直被迷住了。Rust是一种系统编程语言，与C++非常相似。不过，与C++不同的是，它相对较新，它的语言设计更现代、更复杂。使用写作会让人感觉更像是在写打字稿或哈斯克尔(Haskell)。这并不令人惊讶，因为尽管它是一种运行时间非常短且没有GC的语言，但它派生了许多函数式编程原则，如不变性、类型推理、高阶函数、模式匹配等。在对Rust进行修补的过程中，我意识到编写Rust代码使我成为其他语言的更好的程序员。这篇文章将描述我如何在不改变语言本身的情况下，将Rust的语言设计中最好的部分推到我的主要语言Tyescript中。

我第一次学习Rust的第一件事就是，用Rust编写类似异常的代码没有简单明了的方法。对于在使用了许多语言(如C++、Java、JavaScript和TypeScript)之后习惯了异常的人来说，这似乎是一种不完整的语言。但铁锈缺乏直截了当的例外，这实际上是事先考虑好的。

例外在你第一次理解的时候会感觉很整洁。引发的异常会跳过代码执行进入Catch块。通过这样做，您可以忽略函数中的其余代码。函数中的其余代码表示正大小写，当发生错误时，这可能看起来无关紧要。下面是一段代码：

函数foo(ome Number：number){if(ome Number=0){抛出新错误("；error：foo"；)；}return number+1；}函数栏(ome Number：number){return foo(Ome Number)+1；}函数baz(ome Number：number){Return bar(Ome Number)+bar；}baz()；

当调用baz时，它将抛出一个未捕获的异常。通过阅读代码，您知道foo抛出了一个错误。调试这段代码是小菜一碟，对吧？

现在让我们看看另一个片断。在下面的代码片段中，您正在导入一个可能引发异常的函数。

从"；ome Package"；；try{//此行可能引发错误CALLME()；}catch(异常){//如果错误变成空值，此行可能会意外再次引发错误。//未捕获类型错误：无法读取未定义控制台的属性'；消息'；。错误(异常。消息)；}。

与第一个代码段相比，这个代码段更难调试。看起来是这样的，因为1)。您不知道CALLME是否会抛出错误。2.)。如果它抛出异常，您将不知道该异常的类型。代码的模块化程度越高，调试异常就越困难。

为什么会这样呢？如果您注意到，在第一个代码片段中，您知道哪个函数抛出了什么，因为抛出和调用者在一个文件中。你不需要切换文件，甚至不需要滚动那么远就能看到哪里出了问题。此外，与其他语言(如java)不同的是，不会键入文字异常。因此，与返回值不同，编译器无法推断函数是否会抛出异常，这很糟糕。结合异常向上传播直到它们被捕获的事实。这意味着异常可以是n级深的。它来自的越深，调试就越困难。

如果您熟悉静态类型的语言，那么将编译时应该做的事情推迟到运行时是不好的。它将问题从编译器移交给用户。

编写try/Throw/Catch有一些最佳实践，比如开发人员应该抛出错误对象，而不是空值。但是，推动每个人应用最佳实践是不够的。您不能断言对外部依赖项中正在写入的内容的控制。在找不到执法者的情况下，引入法律的意义不大。

只有当您处理完复杂的代码库时，您才会理解为什么我们不应该使用Exception进行流控制。

那么拉斯特是如何做到这一点的呢？Rust通过提供一个名为Result的数据类型鼓励我们返回错误，而不是抛出错误。它是一个带标记的联合，可以是OK(IdeData)或Err(NonIdeData)。有了这一点，函数就可以将a调用的情况传达给它的调用者。例如：

Fn main(){让number：result<；u8，_>；="；1"；。Parse()；let non_number：result<；u8，_>；="；a"；。Parse()；println！("；{：？}"；，&；number)；//确定(1)println！("；{：？}"；，&；non_number)；//err(ParseIntError{Kind：InvalidDigit})}。

函数的作用是：将字符串转换为U8。有些情况下，将字符串解析为U8可能会导致失败，一种情况是如果解析的字符串不是数字字符串。因为.parse()有一个负案例，所以它返回结果<；u8，_>；。

在Rust中，Err不会像异常那样跳跃。无论结果是OK还是ERR，程序都将简单地执行下一行。为了处理错误，程序员必须检查返回值是OK还是Err。鼓励早点回来，而不是扔掉。铁锈有没有？语法有助于使早期返回更易于写入和读取。

为了模拟这种行为，我还将使用带标记的联合。我找到了这个有用的图书馆，fp-ts。通过利用TypeScript的类型系统，它涵盖了大量的函数式编程经验，但我将只使用其中的一小部分。

Fp-ts具有<；Left、Right>；数据类型。它类似于铁锈的结果，但更灵活。这两个都是带标签的联合值容器。要么是左，要么是右，通常右表示理想情况，左表示非理想情况，但这两种情况都可以与任何类型一起使用。下面是两者的类型定义。

键入<；L，R>；=Left<；L>；|Right<；R>；；Type Left<；L>；={_Tag："；Left"；；Left：l}；键入Right<；R>；={_Tag："；Right"；；Right：R}；

两者都很酷的地方在于，TypeScript实际上支持从其标签中推导出带标签的联合。例如，在此块中，如果(某个._tag="；Left"；){}类型脚本知道某个字符是左侧的。如果在该块中有返回，则TypeScript将推断对于功能块其余部分，某个数据类型是正确的，并且不再是正确的。

让我们做一个叫tryCatch的游戏吧。它用于将函数包装到任何一个中。Fp-ts实际上提供了这个功能，但是让我们来编写它，这样我们就可以知道引擎盖下面是什么了。

Const tryCatch=<；T，E>；(fn：()=>；T，onError：(错误：未知)=>；E)=>；{try{//right()换行值为右返回right(fn())；}catch(Error){//Left()将值换行为左返回左(onError(Error))；}}；

例如，使用我们新创建的tryCatch，可以这样从字符串创建URL。

导出类InvalidURLError扩展错误{}const makeURLFromString=(str：string)=>；tryCatch(()=>；new URL(Str)，()=>；new InvalidURLError())；

调用该函数将如下所示。下面的代码片段接收一个名为maybeUrl的字符串。如果maybeUrl不是有效的URL，则返回错误。如果URL没有调用"；example.com"；，则返回错误。否则，它将从FETCH调用返回承诺。

导出类NotExampleDotComError扩展错误{}const callThisMaybeUrlIfItIncludesExampleDotCom=(maybeUrl：string)：<；InvalidURLError|NotExampleDotComError，Promise<；Any>；=>；{const urlResult=makeURLFromString(MaybeUrl)；//arly如果。左；const url=urlResult。对；如果(url.。Origin！=="；example.com"；)return Left(new NotExampleDotComError())；Return Right(FETCH(UrlResult))；}；

这里有更多的代码行，但是很棒的是，TypeScript编译器现在可以推断出错误类型，并且您可以更好地控制流程。对于打印不同的错误等情况，您甚至可以推断变量error是instanceof NotExampleDotComError还是InvalidURLError。

如果你玩过21世纪初的FPS游戏，并试图作弊，通常你会发现noclip命令。它能让你的头像穿过墙壁和地面。不过，有时您会走捷径并触发错误的脚本。当这种情况发生时，你不能完成你的关卡，必须重新启动才能让它再次工作。

这两个功能解决了类似的问题。在Rust的案例中，它使开发人员能够临时解锁处理原始指针的能力，以防有人需要它。在TypeScript的例子中，可能有人需要逃脱到自由键入的JavaScript世界。在这两种情况下，程序员都有责任在程序返回安全系统之前确保一切正常。

不安全到安全生锈就像任何类型的打字稿件一样。与铁锈不同，TypeScript的类型只有在您将其编译成JavaScript代码后才能使用。Rust具有TryInto/TryFrom特性，可将原始数据转换为数据类型。但在TypeScript的情况下，如果您注入的值与TypeScript的类型注释不匹配，则TypeScript无法执行任何操作。这是因为TypeScript团队决定让它只是JavaScript之上的一层薄层。他们认为最好是让人们编写类似JavaScript的打字脚本，并且编译结果看起来与源代码几乎相同。

我的方法是保护应用程序的所有外部漏洞，它们是：

当我尝试这种方法时，我很幸运地找到了由与FP-TS相同的作者创建的io-ts。这个库帮助我创建了一个运行时类型检查器，也就是这个库的作者所说的编解码器。与其写下这句话，不如说：

同样，这是更长的，但如果我们想保护这些洞，这是非常有用的。

导出类InvalidTypeError扩展错误{}导出类Fetch4xxError扩展错误{}导出类Fetch5xxError扩展错误{}导出类FetchUnnownError扩展错误{}导出类FetchNetworkError扩展错误{}const fetchCurrentUser=()：Promise<；任一<；|InvalidTypeError|Fetch4xxError|Fetch5xxError|Fetch5xxError。Https://some/url/to/fetch/current/user"；)。则(异步(分辨率)=>；{IF(分辨率。状态>；=200&；&；分辨率。Status<；=299){const maybeJSON=await tryCatchAsync(()=>；res.。Json()，()=>；null)；如果(！IsLeft(MaybeJSON))return Left(new InvalidTypeError())；//不是JSON，Left<；InvalidTypeErorr>；const可能是用户=可能是JSON。对；如果(！用户编解码器。Is(MaybeUser))return Left(new InvalidTypeError())；//NOT USER，LEFT<；InvalidTypeErorr>；Return Right(MaybeUser)；//Right<；User>；}if(res.。状态>；=400&；&；res。Status<；=499)return Left(new Fetch4xxError())；//Left<；Fetch4xxError>；if(res.。状态>；=500&；&；res。Status<；=599)Return Left(new Fetch5xxError())；//Left<；Fetch5xxError>；Return Left(new FetchUnnownError())；//Left<；FetchUnnownError>；})。Catch(()=>；Left(new FetchNetworkError()；//Left<；FetchNetworkError>；

上面的代码已经包括对4xx、5xx、非JSON字符串、网络错误、我们没有指定的任何其他错误、非用户错误和正例的错误检查。由于只有15行代码，这些函数已经涵盖了详尽的案例。您不必担心未定义的行为。

此外，您还可以使用这些丰富的信息向用户展示许多东西。例如，在Reaction中，我们可以这样写它：

Render(){const{userResult}=this。状态；返回({isRight(UserResult)&；&；={userResult。Right}}{isLeft(UserResult)&；&；(userResult.。左例提取错误)&我们这边有个错误。请与我们的管理员联系。}{isLeft(UserResult)&；&；(userResult.。InvalidTypeError的左侧实例)&；&；找不到用户。您是否单击了正确的链接？}//等等)}。

同时采用结果和类型安全性还有另一个价值。如果您注意到，fetchCurrentUser函数几乎看起来像是声明性的和/或功能性的。以这种方式编写会给出语义值，这是一个返回更多信息的更简明但更具可读性的函数。

对于那些来自动态类型语言(如JS)的类型，类型被认为很难管理。采用打字有它的障碍，而且大多数时间类型都是这些障碍的原因。编译器可能很难处理，在编译时会产生错误。但是，如果操作正确，类型可以成为保护业务对象和逻辑安全的有力盟友，它可以利用编译器进行逻辑检查，而不是成为它的负担。

该方法将类型作为业务对象，其灵感来自于Rust的结构枚举和模式匹配。枚举和模式匹配提供了一种编写多态对象及其方法的简单方法。两者都来自FP的影响。

下面是多态枚举形状的代码片段，可以是矩形、三角形或圆形。

枚举形状{矩形{宽度：F64，高度：F64}，三角形{底边：F64，高度：F64}，圆形{半径：F64}}。

找出形状的面积和周长的函数可以写为。

实施形状{fn get_Area(Self：&；Self)->；F64{匹配自身{Shape：：Rectangle{width，Height}=>；Width*Height，Shape：：三角形{base，Height}=>；base*Height/2 F64，Shape：：Circle{Radius}=>；Std：：f64：：consts：：Pi*RADIUS*RADIUS，}。

正如您可以从FP特性中预期的那样，枚举和模式匹配可以使计算看起来像是声明性的。

如上所述，在打字脚本中，我们可以使用标记的联合来模拟铁锈的枚举。事实证明，带标签的联合非常适合描述应用程序的状态。我将使用一个使用Reaction的示例。

例如：交互式登录页面。交互式登录页面有3种状态：IDLE、LOGING IN、LOGINSUCCESSFUL。一种常见的做法是使用TypeScript的字符串枚举来描述州。我更多地利用了一点类型化系统。

//不是此枚举StateEnum{IDLE，LOGGING_IN，LOGIN_SUCCESS}，而是键入PageState={state：StateEnum；lastError：Error；UserName：String；Password：String；}；//我这样写它：PageInput={userName：String；Password：String}；键入PageState=|({Kind："；Idle"；；Error：Error}&；PageInput)|({Kind："；Logging_IN"；}&；PageInput)|{Kind："；Login_Successful"；}；

具有正确类型的状态后，您将能够编写类似模式匹配的Render()函数。

LoginPage类扩展了组件{//剩余的代码Render(){return({state.。KIND="；IDLE&34；&；&；状态。错误&；&；<；ErrorComp错误={STATE。错误}/>；}{状态。Kind="；IDLE"；&；&；<；SubmitButton/>；}{状态。Kind="；Logging_IN"；&；&；<；SubmitButton Disabled={true}/>；}{状态。Kind="；LOGIN_SUCCESS"；&；&；<；SuccessNotice/>；})；}}。

具有正确类型的状态还可以让编译器提醒您不要偏离业务逻辑。例如，你不能不小心写下...。

此外，使用类似部分模式匹配的代码编写页面的关键部分也更容易。

类LoginPage扩展了Reaction{//其余代码temptLogin=async()=>；{const pageState=this。州政府。PageState；if(pageState。KIND！=="；IDLE&34；)返回；等待尝试登录(用户名，密码)。则(res=>；{if(isRight(Res)返回此。SetState({KIND："；LOGIN_SUCCESS"；})；返回此。SetState({pageState：{pageState，错误：res.。Left}})；})}//代码的其余部分}。

该模式有效地将编译器、编辑器、IDE以及扫描ASP的任何东西都变成了业务逻辑的守卫。

在Rust中，块与内存分配有着特殊的关系。在其他语言中，块仅用作顺序代码存在的位置。在Rust中，当块结束时，块中分配的变量将被删除。

{设SOME_VARIABLE=GET_SOME_VALUE()；//...。Do Stuff//此处将删除某些_Variable}

将数据移出当前块并非易事。您必须指示Rust设置为1。)。首先将变量设为引用，或2。)。将变量移出，并在以下行中使其不可用。对于来自TypeScript/JavaScript(其中每个非原始值实际上都是引用)的人来说，这种行为对来自TypeScript/JavaScript的人是非常有限制的。但这实际上是在TypeScript和JavaScript中使用的一个很好的模式，因为您将整个故事放在一个块中，并且您可以肯定，如果一个块在它的末尾，那么里面的变量将经过GC'；编辑。

在我适应该模式之前，下面是我在Reaction App中编写回调的方式。

类SomeComponent扩展了组件{Valid(){//执行一些验证。SetState({Validation})；}Submit(){const{data}=state；FETCH(omeUrl，{body：omehowConvertToFormData(Data)})}onHandleSubmit(){this。VALIDATE()；这。Submit()；}//Render Render(){return(={this.。OnHandleSubmit}//...)；}}。

在我习惯了这种模式之后，我就是这样在Reaction App中编写回调的。

类SomeComponent扩展组件{async submitImpl(){//data start here const{data}=this。State；//数据应由Valid()作为参数传递//Validation不需要访问此参数//因此它不需要是类方法Const Validation=Valid(Data)；if(Validation。IsValid()){等待获取(omeUrl，{body：data})；}这个。SetState({Validation})//数据在此结束}异步提交(){if(this.。州政府。正在提交)退货；//此为关键部分。SetState({isSubmission：true})；这。SubmitImpl()；这。SetState({isSubmission：false})；}//Render(){return(={this.。Submit()}//...)；}}。

您可以在submitImpl中看到整个提交场景。数据来源是单一的，从submitImpl开始。验证函数接收数据并生成验证对象，而不是产生副作用。阅读这篇文章的开发人员会像阅读顺序叙述一样阅读它。他们不必在函数之间跳转就能知道它在做什么。

我在前面提到的TryFrom和TryInto对于业务对象的序列化和反序列化非常方便。我把这个模式用在。

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