【译文】Rust组合器

袁承兴

发布于 2021-01-14 02:35:57

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Combinator

原文：Learning Rust Error Handling Combinators

什么是组合器？

“组合器”有一种非正式的含义，指的是组合器模式，一种以组合事物为中心思想来组织库的方式。通常，会有个类型T，一些用于构造T类型“原”值的函数，以及一些“组合器”，它们可以通过各种方式组合T类型的值以建立更复杂的T类型的值。另一个定义是没有自变量的函数。 __ wiki.haskell.org
组合器是一个从程序片段构建程序片段的函数；从某种意义上说，使用组合器的程序员自动化地构造很多所需的程序，而不是手工编写每个细节。 __ John Hughes—Generalizing Monads to Arrows via Functional Programming Concepts

Rust生态系统中“组合器”的确切定义还不太清晰。

or(), and(), or_else(), and_then()
**组合两个类型为T 的值并返回相同的类型T **。
filter() for Option types
**使用闭包作为条件函数过滤类型T **。
返回相同的类型T。
map(), map_err()
通过闭包转换类型T.
可以更改T中值的数据类型。例如 Some<&str> 转换为 Some<usize> 或者 Err<&str> to Err<isize> 等。
map_or(), map_or_else()
通过应用闭包来转换T类型，并返回T类型内部的值。
对于 None 和 Err，需要一个默认值或者一个闭包。
ok_or(), ok_or_else() for Option types
将 Option 转为 Result .
as_ref(), as_mut()
将类型T转换为引用或可变引用

or()和and()

组合两个返回值为Option/Result的表达式

or()：如果其中一个得到了Some或Ok，该值将立即返回。
and()：如果两个都获得Some或Ok，则返回第二个表达式的值。如果其中一个为None或Err，则该值立即返回。

fn main() {
  let s1 = Some("some1");
  let s2 = Some("some2");
  let n: Option<&str> = None;

  let o1: Result<&str, &str> = Ok("ok1");
  let o2: Result<&str, &str> = Ok("ok2");
  let e1: Result<&str, &str> = Err("error1");
  let e2: Result<&str, &str> = Err("error2");

  assert_eq!(s1.or(s2), s1); // Some1 or Some2 = Some1
  assert_eq!(s1.or(n), s1);  // Some or None = Some
  assert_eq!(n.or(s1), s1);  // None or Some = Some
  assert_eq!(n.or(n), n);    // None1 or None2 = None2

  assert_eq!(o1.or(o2), o1); // Ok1 or Ok2 = Ok1
  assert_eq!(o1.or(e1), o1); // Ok or Err = Ok
  assert_eq!(e1.or(o1), o1); // Err or Ok = Ok
  assert_eq!(e1.or(e2), e2); // Err1 or Err2 = Err2

  assert_eq!(s1.and(s2), s2); // Some1 and Some2 = Some2
  assert_eq!(s1.and(n), n);   // Some and None = None
  assert_eq!(n.and(s1), n);   // None and Some = None
  assert_eq!(n.and(n), n);    // None1 and None2 = None1

  assert_eq!(o1.and(o2), o2); // Ok1 and Ok2 = Ok2
  assert_eq!(o1.and(e1), e1); // Ok and Err = Err
  assert_eq!(e1.and(o1), e1); // Err and Ok = Err
  assert_eq!(e1.and(e2), e1); // Err1 and Err2 = Err1
}

Rust nightly支持Option类型的xor()，它仅在一个表达式获得Some时才返回Some，但两个则不然。

or_else()

类似于or()。唯一的区别是，第二个表达式应是一个返回相同类型T的闭包。

fn main() {
    // or_else with Option
    let s1 = Some("some1");
    let s2 = Some("some2");
    let fn_some = || Some("some2"); // similar to: let fn_some = || -> Option<&str> { Some("some2") };

    let n: Option<&str> = None;
    let fn_none = || None;

    assert_eq!(s1.or_else(fn_some), s1);  // Some1 or_else Some2 = Some1
    assert_eq!(s1.or_else(fn_none), s1);  // Some or_else None = Some
    assert_eq!(n.or_else(fn_some), s2);   // None or_else Some = Some
    assert_eq!(n.or_else(fn_none), None); // None1 or_else None2 = None2

    // or_else with Result
    let o1: Result<&str, &str> = Ok("ok1");
    let o2: Result<&str, &str> = Ok("ok2");
    let fn_ok = |_| Ok("ok2"); // similar to: let fn_ok = |_| -> Result<&str, &str> { Ok("ok2") };

    let e1: Result<&str, &str> = Err("error1");
    let e2: Result<&str, &str> = Err("error2");
    let fn_err = |_| Err("error2");

    assert_eq!(o1.or_else(fn_ok), o1);  // Ok1 or_else Ok2 = Ok1
    assert_eq!(o1.or_else(fn_err), o1); // Ok or_else Err = Ok
    assert_eq!(e1.or_else(fn_ok), o2);  // Err or_else Ok = Ok
    assert_eq!(e1.or_else(fn_err), e2); // Err1 or_else Err2 = Err2
}

and_then()

与and()类似。唯一的区别是，第二个表达式应是一个返回相同类型T的闭包。

fn main() {
    // and_then with Option
    let s1 = Some("some1");
    let s2 = Some("some2");
    let fn_some = |_| Some("some2"); // similar to: let fn_some = |_| -> Option<&str> { Some("some2") };

    let n: Option<&str> = None;
    let fn_none = |_| None;

    assert_eq!(s1.and_then(fn_some), s2); // Some1 and_then Some2 = Some2
    assert_eq!(s1.and_then(fn_none), n);  // Some and_then None = None
    assert_eq!(n.and_then(fn_some), n);   // None and_then Some = None
    assert_eq!(n.and_then(fn_none), n);   // None1 and_then None2 = None1

    // and_then with Result
    let o1: Result<&str, &str> = Ok("ok1");
    let o2: Result<&str, &str> = Ok("ok2");
    let fn_ok = |_| Ok("ok2"); // similar to: let fn_ok = |_| -> Result<&str, &str> { Ok("ok2") };

    let e1: Result<&str, &str> = Err("error1");
    let e2: Result<&str, &str> = Err("error2");
    let fn_err = |_| Err("error2");

    assert_eq!(o1.and_then(fn_ok), o2);  // Ok1 and_then Ok2 = Ok2
    assert_eq!(o1.and_then(fn_err), e2); // Ok and_then Err = Err
    assert_eq!(e1.and_then(fn_ok), e1);  // Err and_then Ok = Err
    assert_eq!(e1.and_then(fn_err), e1); // Err1 and_then Err2 = Err1
}

filter()

通常，在编程语言中，filter函数与数组或迭代器配合使用，通过在函数/闭包中过滤自身的元素来创建新的数组/迭代器。 Rust也提供了filter()作为迭代器的适配器，以便在迭代器的每个元素上应用闭包，以将其转换为另一个迭代器。但是，在这里我们讨论的是Option类型的filter()的函数。

当我们传递Some值并且给定的闭包基于该值返回true时，才会返回相同的Some类型。如果传递None类型或闭包返回false，则返回None。闭包使用Some中的值作为参数。而且，Rust仅支持Option类型的filter()。

fn main() {
    let s1 = Some(3);
    let s2 = Some(6);
    let n = None;

    let fn_is_even = |x: &i8| x % 2 == 0;

    assert_eq!(s1.filter(fn_is_even), n);  // Some(3) -> 3 is not even -> None
    assert_eq!(s2.filter(fn_is_even), s2); // Some(6) -> 6 is even -> Some(6)
    assert_eq!(n.filter(fn_is_even), n);   // None -> no value -> None
}

map() and map_err()

通常，在编程语言中，map()函数与数组或迭代器配合使用，以对数组或迭代器的每个元素应用闭包。 Rust也提供了map()作为迭代器的适配器，以便在迭代器的每个元素上应用闭包，以将其转换为另一个迭代器。但是，在这里我们讨论的是Option和Result类型的map()的函数。

map()：通过应用闭包转换类型T。 Some或Ok块的数据类型可以根据闭包的返回类型进行更改。将Option<T>转换为Option<U>，Result<T, E>转换为Result <U, E>

⭐ 通过map()，只有Some和Ok的值被改变。不会影响Err内部的值（None根本不包含任何值）。

fn main() {
    let s1 = Some("abcde");
    let s2 = Some(5);

    let n1: Option<&str> = None;
    let n2: Option<usize> = None;

    let o1: Result<&str, &str> = Ok("abcde");
    let o2: Result<usize, &str> = Ok(5);

    let e1: Result<&str, &str> = Err("abcde");
    let e2: Result<usize, &str> = Err("abcde");

    let fn_character_count = |s: &str| s.chars().count();

    assert_eq!(s1.map(fn_character_count), s2); // Some1 map = Some2
    assert_eq!(n1.map(fn_character_count), n2); // None1 map = None2

    assert_eq!(o1.map(fn_character_count), o2); // Ok1 map = Ok2
    assert_eq!(e1.map(fn_character_count), e2); // Err1 map = Err2
}

Result类型的map_err()：可以根据闭包的返回类型来更改Err块的数据类型。将Result <T, E>转换为Result <T, F>。

⭐ 通过map_err()，只有Err值被改变。不会影响Ok内部的值。

fn main() {
    let o1: Result<&str, &str> = Ok("abcde");
    let o2: Result<&str, isize> = Ok("abcde");

    let e1: Result<&str, &str> = Err("404");
    let e2: Result<&str, isize> = Err(404);

    let fn_character_count = |s: &str| -> isize { s.parse().unwrap() }; // convert str to isize

    assert_eq!(o1.map_err(fn_character_count), o2); // Ok1 map = Ok2
    assert_eq!(e1.map_err(fn_character_count), e2); // Err1 map = Err2
}

map_or() and map_or_else()

希望您还记得unwrap_or()和unwrap_or_else()函数的功能。这些函数有相似之处。但是map_or()和map_or_else()对Some和Ok值应用闭包，并返回类型T中的值。

map_or()：仅支持Option类型（不支持Result）。将闭包应用于Some中的值，然后根据闭包返回输出。对于None将返回给定的默认值。

fn main() {
    const V_DEFAULT: i8 = 1;

    let s = Some(10);
    let n: Option<i8> = None;
    let fn_closure = |v: i8| v + 2;

    assert_eq!(s.map_or(V_DEFAULT, fn_closure), 12);
    assert_eq!(n.map_or(V_DEFAULT, fn_closure), V_DEFAULT);
}

map_or_else()：支持Option类型和Results类型（Result还在nightly）。与map_or()类似，但要对于第一个参数，要提供另一个闭包，而不是默认值。

⭐None不包含任何值。因此，对于Option类型，无需输入参数传递给闭包。但是Err类型中包含值。因此，在使用过程中，对于Result类型，默认闭包应该能读取输入。

#![feature(result_map_or_else)] // enable unstable library feature 'result_map_or_else' on nightly
fn main() {
    let s = Some(10);
    let n: Option<i8> = None;

    let fn_closure = |v: i8| v + 2;
    let fn_default = || 1; // None doesn't contain any value. So no need to pass anything to closure as input.

    assert_eq!(s.map_or_else(fn_default, fn_closure), 12);
    assert_eq!(n.map_or_else(fn_default, fn_closure), 1);

    let o = Ok(10);
    let e = Err(5);
    let fn_default_for_result = |v: i8| v + 1; // Err contain some value inside it. So default closure should able to read it as input

    assert_eq!(o.map_or_else(fn_default_for_result, fn_closure), 12);
    assert_eq!(e.map_or_else(fn_default_for_result, fn_closure), 6);
}

ok_or() and ok_or_else()

如前所述，ok_or()，ok_or_else()将Option类型转换为Result类型。Some转成Ok，None转成Err。

ok_or() ：默认的Err消息应作为参数传入。

fn main() {
    const ERR_DEFAULT: &str = "error message";

    let s = Some("abcde");
    let n: Option<&str> = None;

    let o: Result<&str, &str> = Ok("abcde");
    let e: Result<&str, &str> = Err(ERR_DEFAULT);

    assert_eq!(s.ok_or(ERR_DEFAULT), o); // Some(T) -> Ok(T)
    assert_eq!(n.ok_or(ERR_DEFAULT), e); // None -> Err(default)
}

ok_or_else() ：类似于ok_or()。应将闭包作为参数传入。

fn main() {
    let s = Some("abcde");
    let n: Option<&str> = None;
    let fn_err_message = || "error message";

    let o: Result<&str, &str> = Ok("abcde");
    let e: Result<&str, &str> = Err("error message");

    assert_eq!(s.ok_or_else(fn_err_message), o); // Some(T) -> Ok(T)
    assert_eq!(n.ok_or_else(fn_err_message), e); // None -> Err(default)
}

as_ref() and as_mut()

如前所述，这些函数用于借用类型T作为引用或可变引用。

as_ref() ：从 Option<T> 到 Option<&T> ，从Result<T, E> 到Result<&T, &E>
as_mut() ：从 Option<T> 到 Option<&mut T> ，从 Result<T, E> 到 Result<&mut T, &mut E>